Hvad er et rent resistivt AC-kredsløb?
Rent AC-kredsløb
Et kredsløb, der kun indeholder en ren modstand R (i ohm) i et AC-system, defineres som et rent AC-modstands-kredsløb, uden induktans og kapacitans. Vekselstrøm og spænding i sådan et kredsløb oscillerer tovejs, hvilket genererer en sinusbølge (sinusformet bølgeform). I denne konfiguration dissiperes effekt af modstanden, med spænding og strøm i perfekt fase – begge når deres maksimale værdier samtidigt. Som en passiv komponent genererer eller forbruger modstanden ikke elektrisk effekt; i stedet omdanner den elektrisk energi til varme.
Forklaring af modstands-kredsløb
I et AC-kredsløb påvirkes forholdet mellem spænding og strøm af frekvens, fasenvinkel og fasedifferens. Bemærkelsesværdigt er, at i et AC-modstands-kredsløb forbliver modstandsværdien konstant uanset leveringsfrekvensen.
Overvej en vekselspænding, der anvendes på kredsløbet, beskrevet ved ligningen:
Så vil den øjeblikkelige værdi af strømmen, der flyder igennem modstanden, være som vist på figuren nedenfor:
Strømmens værdi vil være maksimal, når ωt = 90° eller sinωt = 1. Ved at indsætte værdien af sinωt i ligning (2) får vi
Fasevinkel og bølgeform i modstands-kredsløb
Ud fra ligninger (1) og (3) er det tydeligt, at der ikke findes nogen fasedifferens mellem den anvendte spænding og strømmen i et rent modstands-kredsløb – fasenvinklen mellem spænding og strøm er nul. Derfor er strømmen i perfekt fase med spændingen i et AC-kredsløb med ren modstand, som illustreret i bølgeformdiagrammet nedenfor:
Effekt i rent modstands-kredsløb
Effektkurvens bølgeform bruger tre farver – rød, blå og lyserød – til at repræsentere strøm, spænding og effekt kurverne, hhv. Fasordiagrammet bekræfter, at strøm og spænding er i fase, hvilket betyder, at deres toppe forekommer samtidigt. Derved forbliver effektkurven positiv for alle spændings- og strømværdier.
I et DC-kredsløb defineres effekt som produktet af spænding og strøm. Lignende gælder for et AC-kredsløb, hvor effekt beregnes ved hjælp af samme princip, selvom det tager højde for de øjeblikkelige værdier af spænding og strøm. Således udtrykkes den øjeblikkelige effekt i et rent modstands-kredsløb ved:
Øjeblikkelig effekt: p = vi
Den gennemsnitlige effekt, der forbruges i kredsløbet over en fuld cyklus, er givet ved
Da værdien af cosωt er nul. Ved at indsætte værdien af cosωt i ligning (4) vil effekten være givet ved
Hvor,
P – gennemsnitlig effekt
Vr.m.s – kvadratrod-gennemsnitsværdi af forsyningsspænding
Ir.m.s – kvadratrod-gennemsnitsværdi af strømmen
Dermed er effekten i et rent modstands-kredsløb givet ved:
I et rent modstands-kredsløb er spænding og strøm i perfekt fase med en nul fasenvinkel, hvilket betyder, at der ikke findes nogen fasedifferens mellem dem. De alternerende størrelser når deres maksimale værdier i samme tidsintervaller, og stigningen og faldet i spænding og strøm foregår samtidigt.
