Čisti otporni AC krug
Krug koji sadrži samo čisti otpor R (u ohmima) u AC sustavu definiran je kao čisti otporni AC krug, bez induktivnosti i kapacitance. Naponski strujni tok u takvom krugu oscilira dvosmjerno, generirajući sinusni val (sinusoidalni val). U ovoj konfiguraciji, snaga se iscrpljuje u otporniku, s napajanjem i strujnim tokom u savršenom fazi - oba dosežu svoje vrhove istodobno. Kao pasivni element, otpornik ni generira ni potroši električnu snagu; umjesto toga, pretvara električnu energiju u toplinu.
Objašnjenje otpornog kruga
U AC krugu, omjer napona i strujnog toka utjecat je frekvencijom napajanja, faznim kutom i razlikom faza. Važno je napomenuti da u AC otpornom krugu vrijednost otpora ostaje konstantna neovisno o frekvenciji napajanja.
Promotrimo alternirajući napon primijenjen na krug, opisan jednadžbom:
Tada će trenutna vrijednost strujnog toka koji teče kroz otpornik prikazan na slici ispod biti:
Vrijednost strujnog toka bit će maksimalna kada ωt = 90° ili sinωt = 1. Stavljanjem vrijednosti sinωt u jednadžbu (2) dobit ćemo
Fazni kut i valna forma u otpornom krugu
Iz jednadžbi (1) i (3) jasno je da ne postoji razlika u fazi između primijenjenog napona i strujnog toka u čistom otpornom krugu - fazni kut između napona i strujnog toka je nula. Stoga, u AC krugu s čistim otporom, strujni tok je u savršenoj fazi s naponom, kao što je prikazano na dijagramu valne forme ispod:
Snaga u čistom otpornom krugu
Valna forma krivulje snage koristi tri boje - crvenu, plavu i ružičastu - za predstavljanje krivulja strujnog toka, napona i snage, redom. Fazni dijagram potvrđuje da su strujni tok i napon u fazi, što znači da njihovi vrhovi pojavljuju se istodobno. Stoga, krivulja snage ostaje pozitivna za sve vrijednosti napona i strujnog toka.
U DC krugu, snaga definirana je kao produkt napona i strujnog toka. Slično, u AC krugu, snaga računa se koristeći isti princip, iako uzima u obzir trenutne vrijednosti napona i strujnog toka. Stoga, trenutna snaga u čistom otpornom krugu izražena je sa:
Trenutna snaga: p = vi
Prosječna snaga potrošena u krugu tijekom cijelog ciklusa dana je sa
Kako je vrijednost cosωt nula. Stavljanjem vrijednosti cosωt u jednadžbu (4) vrijednost snage bit će dana sa
Gdje,
P - prosječna snaga
Vr.m.s - efektivna vrijednost napajajućeg napona
Ir.m.s - efektivna vrijednost strujnog toka
Stoga, snaga u čistom otpornom krugu dana je sa:
U čistom otpornom krugu, napon i strujni tok su u savršenoj fazi s nultim faznim kutom, što znači da ne postoji razlika u fazi između njih. Alternirajuće veličine dostižu svoje vrhove u istim vremenskim intervalima, a porast i pad napona i strujnog toka događaju se istodobno.
