La resistenza fornisce il rapporto tra tensione e corrente: un ohm equivale a un volt per ampere. Questo è piuttosto importante [citazione necessaria] per l'analisi e la progettazione dei circuiti. Ma se il circuito contiene condensatori o induttori, la legge e la resistenza di Ohm non funzioneranno più perché i condensatori e gli induttori non hanno resistenza.
Quello che hanno è reattanza . La tensione attraverso un condensatore non può cambiare istantaneamente e la corrente attraverso un induttore non può cambiare nemmeno istantaneamente. Quindi, se collegato a una sorgente CA che cerca costantemente di cambiare corrente o tensione, l'induttore o il condensatore limiterà la tensione o la corrente a una certa quantità finita.
Considera un'oscillazione senza attrito: oscilla sia in velocità che in altezza. Ma quando la velocità è all'altezza massima è zero e quando l'altezza è alla velocità massima è zero. Ciò significa che i due sono sfasati di 90 gradi, che è un altro modo per dire che uno si verifica un quarto di ciclo dopo l'altro.
Lo stesso vale per una sorgente CA collegata a un condensatore o a un induttore . Se il carico è un induttore, un massimo di corrente si verificherà un quarto di ciclo dopo un massimo di tensione e questo è chiamato reattanza positiva. Per un condensatore è l'opposto.
L'ampiezza della reattanza definisce il rapporto tra tensione e corrente, simile alla legge di Ohm in un circuito CC. Un'alta reattanza è come un'alta resistenza: per una data tensione ci sarà meno corrente se la reattanza è più alta.
La reattanza ($ X $) dipende dall'induttanza ($ L $) o dalla capacità ($ C $), ma anche la frequenza ($ f $). Per gli induttori la reattanza è:
$$ X = 2 \ pi f L $$
E per i condensatori:
$$ X = - \, { 1 \ over 2 \ pi f C} $$
Come l'oscillazione senza attrito, una sorgente CA che guida un carico reattivo non funziona: ci vuole un po 'di energia per far funzionare il sistema, ma poi oscillerà per sempre.
Ovviamente, le oscillazioni reali non sono prive di attrito e i circuiti elettrici reali non sono privi di resistenza 1 . Per analizzare i circuiti reali abbiamo ancora bisogno di resistenza. Se la reattanza viene moltiplicata per $ \ sqrt {-1} $ e quindi aggiunta alla resistenza si ottiene un numero complesso chiamato impedenza.
L'impedenza nei circuiti CA funziona in molti dei la resistenza dei luoghi funziona nei circuiti CC. Ad esempio, può essere utilizzato nella legge di Ohm. Le impedenze in serie si aggiungono (come i resistori) e anche le impedenze in parallelo si combinano come le resistenze in parallelo. La reattanza cambia con la frequenza, il che rende possibile analizzare cose come i filtri che trattano alcune frequenze in modo diverso da altre.
Questo è molto utile per analizzare molti tipi di circuiti, ecco perché quando si legge sui circuiti AC o RF incontrerai l'impedenza così frequentemente.
1: Ma per quanto riguarda i superconduttori? Un vero circuito superconduttore deve avere un'area diversa da zero, e quindi farà un'antenna, anche se non molto buona. Sottoposta a una corrente o tensione CA, un po 'di quell'energia verrà irradiata via e quell'energia persa viene modellata come resistenza alle radiazioni. I superconduttori possono anche perdere energia a causa dell'istresi magnetica e di altri fattori. Quindi, anche con i superconduttori, la resistenza non può essere evitata.