En ingeniería eléctrica , la susceptancia ( B ) es la parte imaginaria de la admitancia , donde la parte real es la conductancia . El recíproco de la admitancia es la impedancia , donde la parte imaginaria es la reactancia y la parte real es la resistencia . En unidades SI , la susceptancia se mide en siemens .
Origen
El término fue acuñado por Charles Proteus Steinmetz en un artículo de mayo de 1894. [1] En algunas fuentes, Oliver Heaviside recibe crédito por acuñar el término, [2] o por introducir el concepto bajo el nombre de permittance . [3] Esta afirmación está equivocada según el biógrafo de Steinmetz, Ronald R. Kline. [4] El término susceptancia no aparece en ninguna parte de las obras recopiladas de Heaviside, y usó el término permitancia para significar capacitancia , no susceptancia. [5]
Fórmula
La ecuación general que define la admitancia viene dada por
dónde,
- Y es la admitancia compleja , medida en siemens .
- G es la conductancia de valor real , medida en siemens.
- j es la unidad imaginaria (es decir, j ² = −1 ), y
- B es la susceptancia con valor real, medida en siemens.
La admitancia ( Y ) es el recíproco de la impedancia ( Z ), si la impedancia no es cero:
y
dónde
- Z es la impedancia compleja , medida en ohmios
- R es la resistencia de valor real , medida en ohmios
- X es la reactancia de valor real , medida en ohmios.
La susceptancia es la parte imaginaria de la entrada .
La magnitud de la admisión viene dada por:
Y fórmulas similares transforman la admitancia en impedancia, de ahí la susceptancia ( B ) en reactancia ( X ):
por eso
- .
La reactancia y la susceptancia son solo recíprocas en ausencia de resistencia o conductancia (solo si R = 0 o G = 0 , cualquiera de los cuales implica el otro, si Z ≠ 0 o equivalentemente Y ≠ 0 ).
Relación con la capacitancia
En dispositivos electrónicos y semiconductores, la corriente transitoria o dependiente de la frecuencia entre terminales contiene componentes tanto de conducción como de desplazamiento. La corriente de conducción está relacionada con los portadores de carga en movimiento (electrones, huecos, iones, etc.), mientras que la corriente de desplazamiento es causada por un campo eléctrico variable en el tiempo. El transporte del portador se ve afectado por el campo eléctrico y por una serie de fenómenos físicos, como la deriva y difusión del portador, el atrapamiento, la inyección, los efectos relacionados con el contacto y la ionización por impacto. Como resultado, la admitancia del dispositivo depende de la frecuencia y la fórmula electrostática simple para la capacitancia,no es aplicable. Una definición más general de capacitancia, que abarca la fórmula electrostática, es: [6]
dónde es la admitancia del dispositivo, evaluada a la frecuencia angular en cuestión, y es la frecuencia angular. Es común que los componentes eléctricos tengan capacitancias ligeramente reducidas en frecuencias extremas, debido a la ligera inductancia de los conductores utilizados para fabricar los capacitores (no solo los conductores), y los cambios de permitividad en los materiales aislantes con frecuencia: C es muy cercano, pero no del todo un constante.
Relación con la reactancia
La reactancia se define como la parte imaginaria de la impedancia eléctrica y es análoga pero no generalmente igual al recíproco de la susceptancia.
Sin embargo, para impedancias puramente reactivas (que son admitancias puramente susceptibles), la susceptancia es igual a la inversa negativa de la reactancia .
En notación matemática:
La negación no está presente en la relación entre la resistencia eléctrica y el análogo de conductancia G , que es igual a.
Si se incluye la unidad imaginaria, obtenemos
para el caso sin resistencia ya que,
Aplicaciones
Los materiales de alta susceptancia se utilizan en susceptores integrados en envases de alimentos aptos para microondas por su capacidad para convertir la radiación de microondas en calor. [7]
Ver también
Referencias
- ^ CP Steinmetz, "Sobre la ley de histéresis (parte III) y la teoría de las inductancias férricas" , Transacciones del Instituto Americano de Ingenieros Eléctricos , vol. 11, págs. 570–616, 1894.
- ^ Por ejemplo: .
- Graydon Wetzer, "Wayfinding re / dicto ", págs. 295–324 en, Susan Flynn, Antonia Mackay, Vigilancia, arquitectura y control: discursos sobre cultura espacial , 2019 ISBN 303000371X .
- ^ Por ejemplo:
- Sverre Grimnes, Orjan G. Martinsen, Conceptos básicos de bioimpedancia y bioelectricidad , p. 499, Prensa académica, 2014 ISBN 0124115330 .
- ^ Ronald R. Kline, Steinmetz: ingeniero y socialista , p. 88, Prensa de la Universidad Johns Hopkins, 1992 ISBN 0801842980 .
- ^ Ido Yavetz, De la oscuridad al enigma: el trabajo de Oliver Heaviside, 1872-1889 , Springer, 2011 ISBN 3034801777 .
- ^ Laux, SE (octubre de 1985). "Técnicas para el análisis de señales pequeñas de dispositivos semiconductores". Transacciones IEEE sobre diseño asistido por computadora de circuitos y sistemas integrados . 4 (4): 472–481. doi : 10.1109 / TCAD.1985.1270145 . S2CID 13058472 .
- ^ Labuza, T .; Meister, J. (1992). "Un método alternativo para medir el potencial de calentamiento de las películas susceptoras de microondas" (PDF) . Revista Internacional de Energía de Microondas y Energía Electromagnética . 27 (4): 205-208. doi : 10.1080 / 08327823.1992.11688192 . Consultado el 23 de septiembre de 2011 .