Dada una carga, ¿cómo se calcula si es capacitiva o inductiva?

una capacitancia$C$tiene impedancia

Pero ten en cuenta que

tan equivalentemente

Por lo tanto, la impedancia de un condensador tiene una parte imaginaria negativa.

un inductor$L$tiene impedancia

y por lo tanto tiene una parte imaginaria positiva.

Entonces, si la carga tiene una parte imaginaria positiva, se comporta más como un inductor, y si tiene una parte imaginaria negativa, se comporta más como un capacitor.

Si tanto los inductores como los capacitores están presentes, simplemente encuentre la impedancia equivalente de la red de carga. Si la parte imaginaria de la impedancia equivalente es positiva entonces la carga es inductiva, si es negativa entonces es capacitiva y si es cero entonces es resistiva. Una red de carga inductiva tiene una impedancia general más alta a medida que aumenta la frecuencia, incluso si hay capacitores en la red, y una red de carga capacitiva tiene una impedancia general más baja a medida que aumenta la frecuencia, incluso si hay inductores en la red. .

Puede ser importante distinguir entre los dos casos para comprender la respuesta de frecuencia de un circuito. Por ejemplo, si un amplificador de voltaje tiene una carga inductiva, el amplificador funcionará mejor a frecuencias más altas donde la carga tiene una impedancia más alta (la carga ideal para un amplificador de voltaje es infinita para maximizar la ganancia de voltaje). Sin embargo, si la carga del amplificador de voltaje es capacitiva, funcionará mejor a frecuencias más bajas, ya que la carga tendrá una impedancia más alta a frecuencias más bajas.

En cualquier frecuencia dada, la red tiene una impedancia que es solo un número (complejo), y si la parte imaginaria es negativa entonces es capacitiva (a esa frecuencia) y si la parte imaginaria es positiva entonces es inductiva (a esa frecuencia). Si la parte real es mucho más grande que la parte imaginaria, entonces se comporta principalmente como una resistencia.

No es raro que las partes sean en su mayoría resistivas en una frecuencia, en su mayoría capacitivas en otra e inductivas en otra frecuencia. Véase, por ejemplo, perlas de ferrita.

Si piensa que la forma de onda del voltaje aplicado está compuesta por muchas frecuencias diferentes, la corriente será la suma de las respuestas de cada componente de frecuencia a la impedancia en esa frecuencia (suponiendo un sistema lineal invariable en el tiempo).

Por qué es este el caso...

La impedancia se define como la relación entre el fasor de tensión y el fasor de corriente . Para obtener más información sobre los fasores, puede consultar aquí .

Básicamente, un fasor es un número complejo y, como tal, admite varios tipos de representación, incluida la rectangular (que es lo que expresaste) y la forma polar o módulo / ángulo. Si expresamos la corriente y el voltaje como números complejos, la impedancia es un número complejo , pero no se puede decir que sea un fasor.

Los fasores se aplican al análisis del estado estacionario de un circuito eléctrico . En el caso de un circuito inductivo , la corriente se retrasa en fase con el voltaje , mientras que en un circuito capacitivo , la corriente avanza en fase con el voltaje . ¿Cómo se relaciona esto con la impedancia? como la impedancia es un número complejo, el ángulo de la misma, corresponde al desfase entre tensión y corriente .
Si este ángulo es positivo, el voltaje está adelantado a la corriente, o la corriente está retrasada con respecto al voltaje, por lo que este es un circuito inductivo. Un análisis similar se puede plantear a un circuito capacitivo.
Un ángulo positivo corresponde a un número complejo cuyas partes real e imaginaria son positivas.

...¿qué hacemos cuando hay tanto capacitancia como inductancia presentes en la carga (es decir, red RLC)?

En un circuito que contiene tanto elementos capacitivos como inductivos, prevalece una identidad , es decir, el circuito eventualmente será inductivo o capacitivo, según el valor de la impedancia total equivalente . ¿Es posible cancelar cada elemento inductivo y capacitivo? Sí. En este caso, se dice que el circuito está en resonancia , y desde el punto de vista de la fuente, es un circuito resistivo puro, aunque contiene elementos reactivos.

Reactancia inductiva($X_L$) y reactancia capacitiva($X_C$) ambos dependen de la frecuencia.

$X_L$aumentaría a medida que aumenta la frecuencia y$X_C$disminuiría a medida que aumenta la frecuencia.$j$lo indica como un término complejo de Impedancia$Z$.