A la pregunta "¿qué es la impedancia", me gustaría señalar que la impedancia es un concepto amplio de la física en general, de los cuales la impedancia eléctrica es solo un ejemplo.
Para tener una idea de lo que significa y cómo funciona, a menudo es más fácil considerar la impedancia mecánica. Piense en tratar de empujar (deslizar) un pesado sofá por el piso.
Aplica una cierta cantidad de fuerza, y el sofá se desliza a una velocidad determinada, dependiendo de lo fuerte que empuje, el peso del sofá, el tipo de superficie del piso, el tipo de pies que tiene el sofá, etc. Para esta situación, es posible definir una impedancia mecánica que proporcione la relación entre lo fuerte que empuja y lo rápido que va el sofá.
Esto se parece mucho a un circuito eléctrico de CC, donde aplica una cierta cantidad de voltaje a través de un circuito, y la corriente fluye a una cierta tasa correspondiente a través de él.
Para el caso del sofá y el circuito, la respuesta a su entrada puede ser simple y bastante lineal: una resistencia que obedece la Ley de Ohm, donde su impedancia eléctrica es solo la resistencia, y el sofá puede tener pies deslizantes de fricción que lo permiten moverse con una velocidad proporcional a su fuerza. *
Los circuitos y sistemas mecánicos también pueden ser no lineales. Si su circuito consiste en un voltaje variable colocado a través de una resistencia en serie con un diodo, la corriente estará cerca de cero hasta que exceda la tensión directa del diodo, en cuyo punto la corriente comenzará a fluir a través de la resistencia, de acuerdo con los ohmios. ley. Del mismo modo, un sofá sentado en el suelo generalmente tendrá cierto grado de fricción estática: no comenzará a moverse hasta que empuje con una cierta cantidad de fuerza inicial. En el sistema mecánico o eléctrico no hay una sola impedancia lineal que se pueda definir. Más bien, lo mejor que puede hacer es definir por separado las impedancias en diferentes condiciones. (El mundo real es mucho más así).
Incluso cuando las cosas son muy claras y lineales, es importante tener en cuenta que la impedancia solo describe una relación: no describe los límites del sistema, y no es "malo". Definitivamente puede obtener tanta corriente / velocidad como desee (en un sistema ideal) agregando más voltaje / empujando más fuerte.
Los sistemas mecánicos también pueden dar una buena sensación de impedancia de CA. Imagina que estás montando una bicicleta. Con cada medio ciclo de los pedales, empujas hacia la izquierda, empujas hacia la derecha. También puede imaginar pedalear con solo un pie y un clip para los dedos, de manera que empuje y tire con cada ciclo de su pedal. Esto es muy parecido a aplicar un voltaje de CA a un circuito: empuja y tira a su vez, cíclicamente, a alguna frecuencia dada.
Si la frecuencia es lo suficientemente lenta, como cuando te detienes en la bicicleta, el problema de presionar los pedales es solo un problema de "CC", como presionar el sofá. Sin embargo, cuando aceleras, las cosas pueden actuar de manera diferente.
Ahora, suponga que va en bicicleta a cierta velocidad, y su bicicleta es de tres velocidades con una relación de transmisión baja, media y alta. El medio se siente natural, el cambio alto es difícil de aplicar la fuerza suficiente para marcar la diferencia, y con el cambio bajo, simplemente gira los pedales sin transferir energía a las ruedas. Esta es una cuestión de adaptación de impedancia , donde solo puede transferir potencia de manera efectiva a las ruedas cuando presentan una cierta resistencia física a su pie, ni demasiado ni muy poco. El fenómeno eléctrico correspondiente también es muy común; necesita líneas de impedancia coincidentes para transmitir potencia de RF de manera efectiva desde el punto A al punto B, y cada vez que conecte dos líneas de transmisión juntas, habrá alguna pérdida en la interfaz.
La resistencia que los pedales proporcionan a tus pies es proporcional a la fuerza con la que presionas, lo que se relaciona más estrechamente con una resistencia simple, especialmente a bajas velocidades. Incluso en circuitos de CA, una resistencia se comporta como una resistencia (hasta cierto punto).
Sin embargo, a diferencia de una resistencia, la impedancia de una bicicleta depende de la frecuencia. Suponga que pone su bicicleta en alta velocidad, comenzando desde una parada. Puede ser muy difícil comenzar. Pero, una vez que comience, la impedancia presentada por los pedales disminuye a medida que avanza más rápido, y una vez que va muy rápido, puede encontrar que los pedales presentan muy poca impedancia para absorber la potencia de sus pies. Por lo tanto, en realidad hay una impedancia dependiente de la frecuencia (una reactancia ) que comienza alto y disminuye a medida que avanza a una frecuencia más alta.
Esto es muy parecido al comportamiento de un condensador, y un modelo bastante bueno para la impedancia mecánica de una bicicleta sería una resistencia en paralelo con un condensador.
En dc (velocidad cero), solo ve la resistencia alta y constante como su impedancia. A medida que aumenta la frecuencia de pedaleo, la impedancia del capacitor se vuelve más baja que la de la resistencia y permite que la corriente fluya de esa manera.
Existen, por supuesto, varios otros componentes eléctricos y sus analogías mecánicas **, pero esta discusión debería darle una intuición inicial sobre el concepto general para mantenerse conectado (juego de palabras) a medida que aprende sobre los aspectos matemáticos de lo que a veces puede parecer como un tema muy abstracto
* Una palabra para el exigente: la ley de Ohm nunca es exacta para un dispositivo real, y las fuerzas de fricción del mundo real nunca dan una velocidad exactamente proporcional a la fuerza. Sin embargo, "bastante lineal" es fácil. Estoy tratando de ser todo educativo y esas cosas aquí. Cortarme un poco de holgura.
** Por ejemplo, un inductor es algo así como un rodillo con resorte en su rueda que agrega resistencia al llegar a una frecuencia más alta)