Ignoriamo per un secondo l'aspetto della potenza e pensiamo a cosa sia realmente la reattanza.
Conosci la matematica e la teoria, puoi parlare di cose in costrutti teorici astratti usando numeri complessi, fasori e tutto il resto. Ma i modelli astratti sono esattamente questo: modelli astratti. La matematica può modellare una cosa, ma non ti aiuterà davvero a capire il sistema fisico che sta modellando se non in altri modi astratti.
Quindi ignoriamo per un secondo la matematica e parliamo di cosa sia realmente la reattanza.
In realtà, parliamo di resistenza. Il vero componente dell'impedenza. In definitiva, la resistenza rappresenta la perdita di energia. La resistenza consuma parte dell'energia cinetica degli elettroni che si muovono attraverso il circuito e ciò si manifesta come la familiare caduta di tensione ohmica che vediamo attraverso qualsiasi carico resistivo. Gli elettroni colpiscono le cose, le fanno vibrare e il carico resistivo si riscalda quando i joule vengono persi dagli elettroni e trasferiti nel carico. Più veloce è il tasso di energia che si muove attraverso questo carico, più veloce è il tasso di potenza persa e più duro devi spingere per farlo accadere.
Ma questo è solo un lato della medaglia. Oltre a dissipare semplicemente energia nell'ambiente, c'è un'altra opzione che può accadere: l'energia può essere immagazzinata. Si parla spesso di capacità e induttanza come "doppi" l'una dell'altra perché sono entrambe misure dell'accumulo di energia. La capacità è una misura dell'energia immagazzinata in un campo elettrico, mentre l'induttanza è una misura dell'energia immagazzinata in un campo magnetico.
L'energia immagazzinata sembra proprio come l'energia che viene dissipata, almeno all'inizio. In entrambi i casi l'energia che era nel circuito non è più presente. L'unica differenza tra resistenza e reattanza qui è che con la resistenza quell'energia è andata per sempre, ma la reattanza alla fine restituirà quell'energia al circuito in un secondo momento. Bene, e ovviamente come misura di archiviazione, alla fine raggiungono una quantità massima di archiviazione data un circuito statico. Un condensatore avrà bisogno di una tensione più alta per immagazzinare più energia, allo stesso modo un induttore avrà bisogno di una corrente più alta per immagazzinare più energia. Questo è l'aspetto della "reattanza". Man mano che l'energia viene immagazzinata, meno potenza viene apparentemente dissipata da questa reattanza finché non svanisce completamente. Se la potenza inizia a diminuire, l'energia immagazzinata viene rilasciata nuovamente nel circuito.
Allora, qual è il potere apparente? È semplicemente la velocità con cui un circuito o parte di un circuito (a seconda di ciò che stai calcolando / osservando) immagazzina energia o, se la grandezza è opposta, la velocità con cui rilascia energia. È tutto. Non è strano, o strano, ed è una cosa reale, fisica, quantificabile. Se carichi un enorme banco di condensatori, da una batteria, consumerà joule da quella batteria, e lo farà a una certa velocità, una che è la più alta all'inizio, ma alla fine scenderà a zero. Questa è, tecnicamente, potenza reattiva. Ma è ancora misurato in watt, e i watt sono, beh, sempre watt. Stai solo misurando la velocità con cui qualcosa ha immagazzinato i joule, piuttosto che la velocità con cui li ha semplicemente dissipati.
La tua confusione credo sia che in realtà sei già arrivato alla risposta senza rendertene conto. Se hai un circuito con solo condensatori e induttori, allora non c'è "P" poiché non c'è energia dissipata a un certo numero di joule al secondo. C'è solo energia immagazzinata e alla fine verrà rilasciata, quindi sì, è in media 0. La potenza reattiva sì. In definitiva è solo lo stoccaggio, non il consumo, quindi sì, la media sarà sempre sempre pari a 0. Quei joule sono stati prestati, ma induttori e condensatori hanno un rating di credito eccezionale e ti ripagano sempre alla fine, quindi non ne hai effettivamente perso nessuno denaro / joule nel lungo periodo.
Quindi, non è affatto necessario parlarne in termini di matematica. Infatti, se capisci che la potenza reattiva di è semplicemente la velocità con cui l'energia viene immagazzinata e poi rilasciata, misurata in joule al secondo o watt come qualsiasi altra cosa che coinvolga la potenza, allora il comportamento e la matematica dovrebbero ha solo un senso logico, perché in definitiva è quello che stai modellando con detta matematica.
Ora, ci si potrebbe chiedere perché la potenza reattiva è importante anche se è in media pari a zero.
Parliamo del fattore di potenza molto velocemente. Il fattore di potenza è, ovviamente, il rapporto tra potenza reale e apparente. Potrebbe sembrare una cosa piuttosto strana o inutile di cui avere un rapporto. Voglio dire, chi se ne frega? Il potere apparente non si sta effettivamente perdendo, perché misurarlo?
Il problema è che questo accumulo di energia non è mai (tranne forse nel caso dei superconduttori) totalmente efficiente. Gli elettroni devono spostarsi sulla piastra negativa di un condensatore, mentre un numero uguale di elettroni viene espulso dalla piastra positiva. La carica in movimento è corrente. I conduttori (di nuovo, tranne nel caso della superconduzione) hanno sempre una certa resistenza, quindi hai delle perdite. Nel contesto della corrente alternata, dove immagazzinare energia avrà un effetto profondo in questo senso, finisci per avere elettroni che fluiscono dentro e fuori ancora e ancora, immagazzinando energia inutilmente senza motivo. Quindi, anche se l'energia viene restituita al circuito, stai ancora subendo perdite sotto forma di corrente che scorre ma senza che funzioni. In realtà, l'idea di fase di corrente e tensione è solo un modo per vedere come la reattanza sta effettivamente abbassando la tensione, ma perché sta immagazzinando energia, o mantenendo la tensione (o aumentandola per mantenere la corrente invece), rilasciando energia.
Non dimenticare mai quell'importante concetto, che tutto questo in definitiva è solo un diverso tipo di modi astratti di guardare o modellare un vero processo fisico in corso, che in realtà è molto semplice al suo interno. L'accumulo di energia e che ci sono due diversi campi con cui può essere immagazzinato. Da quel concetto si può derivare tutto il resto.