Reactancia eléctrica

Para otras aplicaciones, vea Reactancia (desambiguación).

En los sistemas eléctricos y electrónicos, reactancia es la oposición de un elemento de circuito a un cambio de corriente eléctrica o voltaje, debido a de ese elemento inductancia o capacitancia. Un acumulado campo eléctrico resiste el cambio de voltaje en el elemento, mientras que un campo magnético resiste el cambio de corriente. Es similar a la noción de reactancia resistencia eléctrica, pero difieren en varios aspectos.

Un ideal resistor tiene cero reactancia, mientras ideal inductores y condensadores consisten enteramente en la reactancia. La magnitud de la reactancia de un inductor es proporcional a la frecuencia, mientras que la magnitud de la reactancia de un condensador es inversamente proporcional a la frecuencia.

Análisis

En Fasor Análisis, reactancia se utiliza para calcular los cambios de amplitud y fase de sinusoidal corriente alterna pasando por el elemento del circuito. Se denota por el símbolo $\scriptstyle{X}$.

Ambos reactancia $\scriptstyle{X}$ y resistencia $\scriptstyle{R}$ son componentes de impedancia $\scriptstyle{Z}$.

$Z = R + jX\,$

donde

• $\scriptstyle{Z}$ es el impedancia, medido en ohmios.
• $\scriptstyle{R}$ es el resistencia, medido en ohmios.
• $\scriptstyle{X}$ es la reactancia, medida en ohmios.
• $\scriptstyle j \;=\; \sqrt{-1}$

Ambos reactancia capacitiva $\scriptstyle{X_C}$ y la reactancia inductiva $\scriptstyle{X_L}$ contribuir a la reactancia total $\scriptstyle{X}$.

${X = X_L - X_C = \omega L -\frac {1} {\omega C}}$

donde

• $\scriptstyle{X_C}$ es el capacitiva reactancia, medida en ohmios
• $\scriptstyle{X_L}$ es el inductivo reactancia, medida en ohmios
• $\omega$ es la frecuencia angular, $2\pi$ veces la frecuencia en Hz

Aunque $\scriptstyle{X_L}$ y $\scriptstyle{X_C}$ Ambos son positivos por convenio, la reactancia capacitiva $\scriptstyle{X_C}$ hace una contribución negativa de la reactancia total.

Por lo tanto,

• If $\scriptstyle X \;>\; 0$, dice que es la reactancia inductivo.
• If $\scriptstyle X \;=\; 0$, entonces la impedancia es puramente resistiva.
• If $\scriptstyle X \;<\; 0$, dice que es la reactancia capacitiva

Reactancia capacitiva

Artículo principal: Capacitancia

Reactancia capacitiva es una oposición al cambio de voltaje a través de un elemento. Reactancia capacitiva $\scriptstyle{X_C}$ es inversamente proporcional a la señal frecuencia $\scriptstyle{f}$ (o frecuencia angular Ω) y la capacitancia $\scriptstyle{C}$.

$X_C = \frac {1} {\omega C} = \frac {1} {2\pi f C}$

Un condensador consiste en dos conductores separados por una aislador, también conocido como un dieléctrico.

A bajas frecuencias es un condensador circuito abierto, como no actual flujos en el dieléctrico. A DC voltaje aplicado a través de un condensador causas positivas carga acumular en un lado y negativo carga a acumular en el otro lado; el campo eléctrico debido a la carga acumulada es la fuente de la oposición a la corriente. Cuando el potencial asociado con la carga equilibra exactamente el voltaje aplicado, la corriente va a cero.

Impulsado por una fuente de CA, un condensador acumulará sólo una cantidad limitada de carga antes de que la diferencia de potencial cambia la polaridad y la carga se disipa. Cuanto mayor sea la frecuencia, la menor carga acumulará y cuanto menor sea la oposición a la corriente.

Reactancia inductiva

Artículo principal: Inductancia

Reactancia inductiva es una oposición al cambio de la corriente a través de un elemento. Reactancia inductiva $\scriptstyle{X_L}$ es proporcional a la señal sinusoidal frecuencia $\scriptstyle{f}$ y el inductancia $\scriptstyle{L}$.

$X_L = \omega L = 2\pi f L$

La corriente promedio que fluye en un inductancia $\scriptstyle{L}$ en serie con una fuente de tensión alterna sinusoidal de RMS amplitud $\scriptstyle{A}$ y frecuencia $\scriptstyle{f}$ es igual a:

$I_L = {A \over \omega L} = {A \over 2\pi f L}.$

La corriente promedio que fluye en un inductancia $\scriptstyle{L}$ en serie con una fuente de voltaje de CA de la onda cuadrada de RMS amplitud $\scriptstyle{A}$ y frecuencia $\scriptstyle{f}$ es igual a:

$I_L = {A \pi^2 \over 8 \omega L} = {A\pi \over 16 f L}$ haciendo que parezca como si fuera la reactancia inductiva a una onda cuadrada $X_L = {16 \over \pi} f L$

Cualquier conductor de dimensiones finitas tiene inductancia; la inductancia se hace más grande por los múltiples giros en un bobina electromagnética. Ley de Faraday de inducción electromágnetica da el contador...EMF $\scriptstyle{\mathcal{E}}$ (voltaje de la corriente de oposición) debido a un tasa de cambio de densidad de flujo magnético $\scriptstyle{B}$ a través de un lazo de corriente.

$\mathcal{E} = -{{d\Phi_B} \over dt}$

Para un inductor que consta de una bobina con $\scriptstyle N$ bucles de que este da.

$\mathcal{E} = -N{d\Phi_B \over dt}$

El contador-emf es la fuente de la oposición al flujo de corriente. Una constante corriente directa tiene un cero tarifa-de-cambio y ve un inductor como un cortocircuito (está generalmente hecho de un material con un bajo resistividad). Un corriente alterna tiene un promedio de tiempo tarifa-de-cambio que es proporcional a la frecuencia, esto provoca el aumento de la reactancia inductiva con frecuencia.

Relación de fase

La fase del voltaje a través de un dispositivo puramente reactivo (un condensador con una resistencia infinita) o un inductor con una resistencia de cero Gal la corriente por $\scriptstyle{\pi/2}$ radianes por una reactancia capacitiva y conduce la corriente por $\scriptstyle{\pi/2}$ radianes por una reactancia inductiva. Tenga en cuenta que sin el conocimiento de la resistencia y reactancia no puede determinarse la relación entre voltaje y corriente.

El origen de las señales de la reactancia capacitiva e inductiva es el factor de fase de la impedancia.

$\begin{align} \tilde{Z}_C &= {1 \over \omega C}e^{j(-{\pi \over 2})} = -j\left({ \frac{1}{\omega C}}\right) = -jX_C \\ \tilde{Z}_L &= \omega Le^{j{\pi \over 2}} = j\omega L = jX_L\quad \end{align}$

Para un componente reactivo la tensión sinusoidal a través del componente está en cuadratura (un $\scriptstyle{\pi/2}$ diferencia de fase) con la corriente sinusoidal a través del componente. El componente alternativamente absorbe la energía del circuito y luego devuelve energía al circuito, por lo tanto una reactancia pura no disipan energía.

Véase también

• Mediciones eléctricas
• Susceptancia
• Reactancia magnética

Referencias

1. Pohl R. W. Elektrizitätslehre. – Berlín-Göttingen-Heidelberg: Springer-Verlag, 1960.
2. Popov V. P. Los principios de la teoría de circuitos. – M.: Escuela superior, 1985, p. 496 (en ruso).
3. K. Küpfmüller Einführung en morir teóricos Elektrotechnik, Springer-Verlag, 1959.
4. Young, Hugh D.; Roger A. Freedman y Lewis a. Ford (2004) [1949]. Sears y física de la Universidad de Zemansky (11 ed ed.). San Francisco: Addison Wesley. ISBN0-8053-9179-7.

Enlaces externos

• Tutorial interactivo Java de reactancia inductiva Laboratorio Nacional alto campo magnético

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