Máxima potencia de CA y adaptación conjugada
Cancela la reactancia y la potencia se dispara
La impedancia de la fuente es Z_s = 4 + j4Ω, y la resistencia de carga ya está igualada en R_L = 4Ω. Al deslizar la reactancia de carga X_L, el punto de la curva se mueve a la potencia de carga de ese ajuste. Las reactancias de fuente y carga se suman en serie; cuando su suma X_s + X_L es 0, es decir, cuando X_L = −4Ω, la parte imaginaria de la impedancia desaparece, la corriente es máxima y la potencia llega a su pico. Lleva el punto a la cima donde se cruzan las dos líneas discontinuas para que la potencia de carga sea la mayor posible.
En CA la resistencia sola no basta
La máxima transferencia de potencia en continua terminaba con una sola condición, R_L = R_th. En alterna, tanto la fuente como la carga tienen reactancia, y el tamaño de la corriente lo fija la magnitud de las dos impedancias juntas, |Z_s + Z_L| = √((R_s+R_L)² + (X_s+X_L)²). Si la suma de reactancias del denominador, X_s + X_L, no es 0, la impedancia crece, la corriente baja y la potencia de carga baja con ella. Así que igualar solo la resistencia no alcanza el máximo: primero hay que ocuparse de la reactancia escondida.
Primero cancela la reactancia
Si das a la reactancia de carga X_L el mismo tamaño que la reactancia de la fuente X_s pero signo opuesto (X_L = −X_s), las dos se cancelan exactamente en serie y suman 0. Es lo mismo que la resonancia serie, donde el +jX de una bobina y el −jX de un condensador se borran mutuamente. Si la fuente es inductiva (+j4), se pone en la carga una parte capacitiva del mismo tamaño (−j4) para borrarla, y la impedancia del circuito se queda sin parte imaginaria, solo con la resistencia pura R_s + R_L, comportándose como en continua. Lo que queda es solo igualar la resistencia.
Máximo en la impedancia conjugada
Tras borrar la reactancia, igualar la resistencia con R_L = R_s envía la máxima potencia a la carga, igual que en continua. Al juntar las dos condiciones, la carga debe ser el conjugado de la impedancia de la fuente: Z_L = Z_s* = R_s − jX_s. Entonces la corriente es máxima y la potencia máxima es P_max = V_th²/(4R_s), el mismo valor que la adaptación de resistencias en continua una vez que la reactancia ha desaparecido. Eso sí, en ese punto la misma potencia se pierde como calor en la resistencia interna de la fuente, así que la eficiencia es solo la mitad; es un método para lugares donde importa más la intensidad de la señal que la eficiencia. Las redes de adaptación entre antenas y transmisores, y entre etapas de RF, ajustan todas esta adaptación conjugada.
De vuelta a la primera pantalla
Al deslizar la reactancia de carga X_L, el punto de la curva de potencia subió y bajó por el pico, y llegó a la cima donde se cruzan las dos líneas discontinuas con X_L = −4Ω. Allí el +j4 de la fuente y el −j4 de la carga se cancelaron en serie, la parte imaginaria de la impedancia desapareció, la corriente fue máxima y la potencia se disparó. La resistencia ya estaba igualada con R_L = R_s, así que al juntar la cancelación de reactancias y la igualación de resistencias la carga es el conjugado de la fuente, Z_s* = 4 − j4Ω. La adaptación de resistencias de la continua se convierte en adaptación conjugada en alterna.