Circuito AC Puramente Resistivo
Un circuito que contiene solo una resistencia pura R (en ohmios) en un sistema AC se define como un Circuito AC Puramente Resistivo, sin inductancia ni capacitancia. La corriente y el voltaje alternos en tal circuito oscilan bidireccionalmente, generando una onda sinusoidal. En esta configuración, la potencia se disipa por el resistor, con voltaje y corriente en fase perfecta—ambos alcanzan sus valores máximos simultáneamente. Como componente pasivo, el resistor no genera ni consume energía eléctrica; en cambio, convierte la energía eléctrica en calor.
Explicación del Circuito Resistivo
En un circuito AC, la relación entre el voltaje y la corriente se ve influenciada por la frecuencia de suministro, el ángulo de fase y la diferencia de fase. Notablemente, en un circuito resistivo AC, el valor de la resistencia permanece constante independientemente de la frecuencia de suministro.
Consideremos un voltaje alterno aplicado al circuito, descrito por la ecuación:
Entonces, el valor instantáneo de la corriente que fluye a través del resistor, como se muestra en la figura a continuación, será:
El valor de la corriente será máximo cuando ωt= 90° o sinωt = 1. Sustituyendo el valor de sinωt en la ecuación (2) obtendremos
Ángulo de Fase y Forma de Onda en el Circuito Resistivo
A partir de las Ecuaciones (1) y (3), es evidente que no existe ninguna diferencia de fase entre el voltaje aplicado y la corriente en un circuito puramente resistivo—el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente es cero. Por lo tanto, en un circuito AC con resistencia pura, la corriente está en fase perfecta con el voltaje, como se ilustra en el diagrama de forma de onda a continuación:
Potencia en el Circuito Puramente Resistivo
La forma de onda de la curva de potencia utiliza tres colores—rojo, azul y rosa—para representar las curvas de corriente, voltaje y potencia, respectivamente. El diagrama fasorial confirma que la corriente y el voltaje están en fase, lo que significa que sus picos ocurren simultáneamente. Como resultado, la curva de potencia permanece positiva para todos los valores de voltaje y corriente.
En un circuito DC, la potencia se define como el producto del voltaje y la corriente. De manera similar, en un circuito AC, la potencia se calcula usando el mismo principio, aunque considera los valores instantáneos de voltaje y corriente. Así, la potencia instantánea en un circuito puramente resistivo se expresa por:
Potencia instantánea: p = vi
La potencia promedio consumida en el circuito durante un ciclo completo se da por
Como el valor de cosωt es cero. Entonces, sustituyendo el valor de cosωt en la ecuación (4) el valor de la potencia estará dado por
Donde,
P — potencia promedio
Vr.m.s — valor eficaz del voltaje de suministro
Ir.m.s — valor eficaz de la corriente
Por lo tanto, la potencia en un circuito puramente resistivo se da por:
En un circuito puramente resistivo, el voltaje y la corriente están en fase perfecta con un ángulo de fase cero, lo que significa que no existe ninguna diferencia de fase entre ellos. Las cantidades alternas alcanzan sus valores máximos en los mismos intervalos de tiempo, y el aumento y la disminución del voltaje y la corriente ocurren simultáneamente.
