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Diferença entre Impedância, Resistência e Reatância

Temos aqui três conceitos de eletricidade que comumente causam confusão aos estudantes de eletrônica e disciplinas correlatas: Resistência Elétrica, Reatância e Impedância. Os três conceitos se referem à oposição oferecida em um circuito ou componente à passagem da corrente elétrica, mas eles ocorrem em situações distintas, com efeitos diferentes, e aplicações muito interessantes na construção de circuitos eletrônicos.

Sendo assim, qual a diferença entre resistência, reatância e impedância? É a essa pergunta que responderemos neste artigo.

Começamos definindo sucintamente cada um dos conceitos apresentados.

O que é Resistência Elétrica

Em um material condutor qualquer, os elétrons livres colidem frequentemente com outros elétrons, íons e impurezas dentro da grade cristalina do material, o que limita seu movimento pelo condutor – há uma “resistência” a esse deslocamento de cargas.

Desta forma, definimos a resistência elétrica como a “dificuldade oferecida por um condutor à passagem da corrente elétrica“.

A resistência é medida em ohms (em homenagem ao físico Georg Simon Ohm) e é representada pela letra R. Trata-se de uma medida da oposição que um material apresenta ao fluxo de corrente elétrica contínua (DC). A resistência elétrica depende das características físicas do material, como a geometria, a temperatura e a composição química.

Se soubermos os valores de tensão e corrente elétrica podemos calcular facilmente a resistência elétrica em um circuito usando a fórmula da Lei de Ohm:

U = R x I

Onde:

• U é a tensão elétrica, em Volts
• R é a resistência, em ohms
• I é a corrente elétrica, em ampères.

O que é Reatância

A reatância (X) é uma resistência aparente à passagem de corrente alternada em um dispositivo. Assim, trata-se de uma oposição à passagem da corrente elétrica oferecida por um componente como um indutor (bobina) ou um capacitor, sem a dissipação de energia.

A reatância capacitiva é a oposição que um capacitor apresenta à passagem de corrente elétrica alternada. Ela depende da capacitância do componente e da frequência da corrente alternada. A reatância capacitiva é representada pela sigla X_c.

Já a reatância indutiva é a oposição que uma bobina apresenta à passagem de corrente elétrica alternada. Ela depende da indutância do componente e da frequência da corrente alternada. A reatância indutiva é representada pela sigla X_l.

De forma análoga à resistência, a reatância é medida em ohms (Ω), e podemos calculá-la facilmente usando fórmulas que levam em conta a frequência da corrente alternada que atravessa o dispositivo e sua característica particular, seja ela a indutância ou a capacitância (ou ambas!).

Por exemplo, a reatância em um indutor, chamada de reatância indutiva, é calculada com a fórmula:

X_L = 2πfL

onde f é a frequência da corrente alternada em Hertz e L é a indutância do indutor em Henries.

E a reatância em um capacitor, chamada de reatância capacitiva, pode ser calculada com:

X_C = 1/(2πfC)

onde f é a frequência da corrente alternada em Hertz e C é a capacitância do capacitor em Farads.

O que é Impedância

E quanto à impedância?

A impedância é uma medida da oposição total que um circuito elétrico ou eletrônico apresenta à passagem de corrente alternada (AC). É uma propriedade elétrica que leva em consideração a resistência elétrica, a reatância capacitiva e a reatância indutiva de um circuito.

Trata-se de é uma propriedade importante em circuitos de corrente alternada, pois determina a quantidade de corrente elétrica que pode fluir pelo circuito. Quanto maior a impedância, menor a corrente elétrica que pode passar pelo circuito. A impedância é medida em ohms e é representada pela letra Z. 

A impedância também é importante para o cálculo de potência em circuitos de corrente alternada, pois a potência elétrica é igual ao quadrado da corrente elétrica multiplicado pela impedância. Isso significa que, em um circuito com alta impedância, é possível ter uma potência elétrica significativa, mesmo com uma corrente elétrica relativamente baixa.

Em resumo, a impedância é uma medida da oposição que um circuito elétrico ou eletrônico apresenta à passagem de corrente elétrica alternada. É uma propriedade que leva em consideração a resistência elétrica, a reatância capacitiva e a reatância indutiva de um circuito e é importante para determinar a quantidade de corrente elétrica que pode fluir pelo circuito e para o cálculo de potência em circuitos de corrente alternada.

Como calcular a impedância em um circuito?

O cálculo da impedância de um circuito elétrico ou eletrônico depende das características dos componentes presentes no circuito. A impedância é uma propriedade que leva em consideração a resistência elétrica, a reatância capacitiva e a reatância indutiva do circuito.

Para calcular a impedância de um circuito em série, é necessário seguir os seguintes passos:

1. Identifique todos os componentes presentes no circuito, incluindo resistores, capacitores e indutores.
2. Calcule a resistência elétrica total do circuito, somando todas as resistências presentes no circuito. Se houver um resistor em série com um capacitor ou um indutor, a resistência equivalente será a soma da resistência e da reatância do componente.
3. Calcule a reatância capacitiva do circuito, utilizando a fórmula X_C = 1/(2πfC), onde f é a frequência da corrente alternada em Hertz e C é a capacitância do capacitor em Farads.
4. Calcule a reatância indutiva do circuito, utilizando a fórmula X_L = 2πfL, onde f é a frequência da corrente alternada em Hertz (Hz) e L é a indutância do indutor em Henries (H).
5. Calcule a impedância total do circuito, utilizando a fórmula Z = √(R² + (X_L – X_c)²), onde R é a resistência elétrica total do circuito, X_l é a reatância indutiva do circuito e X_c é a reatância capacitiva do circuito. Esta fórmula é para um circuito em série. A fórmula da impedância varia dependendo dos elementos presentes no circuito, e da forma como estão interligados.

Após calcular a impedância total do circuito, é possível determinar a quantidade de corrente elétrica que pode fluir pelo circuito e a quantidade de potência elétrica que pode ser dissipada pelos componentes. Esse cálculo é fundamental para o projeto e análise de circuitos elétricos e eletrônicos.

Exemplo

Vamos resolver um exercício bem simples relacionado á impedância de um circuito.

Um gerador de corrente alternada com frequência de 100 Hz alimenta um circuito que possui um capacitor de 50μF, uma bobina de 1H e um resistor de 100 Ω ligados em série.

Calcule a impedância desse circuito.

Resolução

Assim, temos que:

Portanto, a impedância total do circuito apresentado é de 604,79 Ω.

Resumo

Em resumo, enquanto a resistência elétrica é a oposição que um material apresenta ao fluxo de corrente elétrica contínua (DC), a reatância é a oposição que um componente apresenta ao fluxo de corrente elétrica alternada (AC).

A reatância capacitiva é a oposição que um capacitor apresenta à corrente alternada e a reatância indutiva é a oposição que uma bobina apresenta à corrente alternada.

Já a impedância é uma medida total da oposição que um circuito elétrico ou eletrônico apresenta à passagem de corrente elétrica alternada e leva em consideração tanto a resistência elétrica quanto a reatância capacitiva e a reatância indutiva.

Referências

Scherz P., Monk S. Practical Electronics for Inventors 3. Ed. Editora McGraw-Hill