Impedancia
La impedancia eléctrica es la cantidad de oposición que presenta un circuito al cambio de corriente o tensión.
Las dos formas principales de escribir una impedancia son: (ver la 2ª figura, "plano de impedancia complejo")
- con la resistencia "R" (parte real) y la reactancia "X" (parte imaginaria), por ejemplo Z = 1 + 1 j {\displaystyle Z=1+1j}
- con una magnitud y una fase (el tamaño | Z | {\displaystyle \left\vert Z\right\vert }
y el ángulo ∠ θ {\displaystyle \angle \theta } 
), por ejemplo Z = 1,4 ∠ 45 ∘ {\displaystyle Z=1,4\angle 45^{\circ }} 
(1,4 ohmios a 45 grados)
La impedancia y la resistencia son bastante similares:
En el caso de la resistencia, un resistor resiste cualquier corriente que lo atraviese. Cuanto mayor sea la resistencia, mayor será la tensión necesaria para conseguir una corriente determinada. La fórmula es:
V = R ∗ I {\displaystyle V=R*I}
, donde V es la tensión, R es la resistencia e I es la corriente.
En el caso de la impedancia, un inductor resiste los cambios en la corriente y el condensador resiste los cambios en la tensión.
La diferencia clave entre resistencia e impedancia es la palabra "cambio", la tasa de cambio afecta a la impedancia. Normalmente el "cambio" se expresa como una frecuencia, el número de veces por segundo que la corriente o la tensión cambian de dirección. Las fórmulas son:
Para el inductor: Z = j 2 π f L {\displaystyle Z=j2\pi fL\,} 
Para el condensador: Z = 1 j 2 π f C {\displaystyle Z={frac {1}{j2\pi fC}} 
Donde Z es el símbolo de la impedancia, j es el número imaginario - 1 {\displaystyle {\sqrt {-1}} 
π {\displaystyle \pi } 
es la constante pi, f es la frecuencia, L es la inductancia y C es la capacitancia. Las unidades de la resistencia y de la impedancia son las mismas, el ohmio con el símbolo Ω {\displaystyle \Omega } 
(omega mayúscula).
Como indican las fórmulas anteriores, la impedancia varía en función de la frecuencia, por ejemplo, a cero Hertz, o DC, la impedancia del inductor es cero, igual que un cortocircuito, y la impedancia del condensador es infinita, igual que un circuito abierto. La mayoría de las señales son la suma de muchas ondas sinusoidales a distintas frecuencias (véase la transformada de Fourier para más detalles), y cada una de ellas experimenta una impedancia diferente.
Al igual que ocurre con la resistencia, cuanto mayor sea la impedancia, mayor será la tensión necesaria para conseguir una corriente determinada. La fórmula es:
V = Z ∗ I {\displaystyle V=Z*I}
, donde V es la tensión, Z es la impedancia e I es la corriente.
A nivel físico, simplificando muchas cosas:
- la resistencia es causada por las colisiones de los electrones con los átomos dentro de las resistencias.
- la impedancia en un condensador se debe a la creación de un campo eléctrico.
- la impedancia en un inductor es causada por la creación de un campo magnético.
Una diferencia importante entre la resistencia y la impedancia es que una resistencia disipa energía, se calienta, pero un inductor y un condensador almacenan la energía y pueden devolver esa energía a la fuente cuando baja.
Si la impedancia de la fuente, el cable y la carga no son iguales, una parte de la señal se refleja en la fuente, desperdiciando energía y creando interferencias. La relación de la reflexión se puede calcular con:
Γ = Z L - Z S Z L + Z S {\displaystyle \Gamma ={Z_{L}-Z_{S}{sobre Z_{L}+Z_{S}}
donde Γ {\displaystyle \Gamma } 
(gamma mayúscula) es el coeficiente de reflexión, Z S {\displaystyle Z_{S}} 
es la impedancia de la fuente, Z L {\displaystyle Z_{L}} 
es la impedancia de la carga.
Cualquier medio que pueda tener una onda tiene una impedancia de onda, incluso el espacio vacío (la luz es una onda electromagnética y puede viajar en el espacio) tiene una impedancia de unos 377 Ω {displaystyle \Omega } .
Una representación gráfica del plano de la impedancia compleja
Una alimentación de CA que aplica una tensión V {\displaystyle \scriptstyle V} 
a través de una impedancia Z {\displaystyle \scriptstyle Z} , conduciendo una corriente I {\displaystyle \scriptstyle I} . 
que impulsa una corriente I {\displaystyle \scriptstyle I} 
.
Una señal se refleja parcialmente donde la impedancia cambia.
Fase
A través de una resistencia, tanto la tensión como la corriente suben y bajan al mismo tiempo, se dice que están en fase, pero con una impedancia es diferente, la tensión se desplaza 1/4 de longitud de onda por detrás de la corriente en un condensador, y por delante en un inductor.
Un 1/4 de longitud de onda se suele representar con el número imaginario "j", que también equivale a un desplazamiento de 90 grados.
El uso del número imaginario "j" simplifica mucho las matemáticas, permite calcular la impedancia total de la misma manera que se hace con las resistencias, por ejemplo una resistencia más una impedancia en serie es R+Z, y en paralelo es (R*Z)/(R+Z).
A través de un condensador (arriba), la tensión (rojo) cambia después de la corriente (azul), a través de un inductor (abajo) es antes. La diferencia de fase entre la tensión y la corriente es de 1/4 de longitud de onda.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la impedancia eléctrica?
R: La impedancia eléctrica es la cantidad de oposición que presenta un circuito al cambio de corriente o tensión.
P: ¿Cómo se puede escribir la impedancia eléctrica?
R: La impedancia eléctrica puede escribirse con la resistencia "R" (parte real) y la reactancia "X" (parte imaginaria), así como con una magnitud, fase, tamaño y ángulo.
P: ¿Cuál es la diferencia entre resistencia e impedancia?
R: La diferencia clave entre resistencia e impedancia es la palabra "cambio"; en otras palabras, la velocidad de cambio afecta a la impedancia. La resistencia resiste cualquier corriente que pase a través de ella, mientras que un inductor resiste los cambios en la corriente y un condensador resiste los cambios en la tensión.
P: ¿Cuáles son algunas fórmulas asociadas a la resistencia y la impedancia?
R: Para la resistencia, V=R*I donde V es la tensión, R es la resistencia e I es la corriente; para los inductores Z=j2πfL; para los condensadores Z=1/j2πfC; donde Z representa la impedancia, j representa el número imaginario -1 , π representa la constante pi, f representa la frecuencia, L representa la inductancia, C representa la capacitancia.
P: ¿Cuáles son algunas explicaciones físicas de la resistencia frente a la impedancia?
R: La resistencia está causada por los electrones que chocan con los átomos en el interior de las resistencias, mientras que la impedancia de un inductor procede de la creación de un campo eléctrico y la de un condensador de la creación de un campo magnético. Además, las resistencias disipan energía mientras que los inductores y los condensadores almacenan energía que puede ser devuelta a la fuente cuando ésta baja.
P: ¿Cómo se calcula el coeficiente de reflexión?
R: El coeficiente de reflexión puede calcularse utilizando Γ=(ZL-ZS)/(ZL+ZS) donde Γ (gamma mayúscula) representa el coeficiente de reflexión; ZS representa la impedancia de la fuente; ZL representa la impedancia de la carga
