วงจร AC ที่มีความต้านทานบริสุทธิ์
วงจรที่มีเพียงความต้านทานบริสุทธิ์ R (ในหน่วยโอห์ม) ในระบบ AC จะถูกกำหนดให้เป็นวงจร AC ที่มีความต้านทานบริสุทธิ์ ไม่มีอินดักแทนซ์และคาปาซิแตนซ์ กระแสไฟฟ้าสลับและแรงดันไฟฟ้าในวงจรดังกล่าวจะแกว่งไปมาสองทาง สร้างคลื่นไซน์ (รูปคลื่นไซนัสอยดอล) ในโครงสร้างนี้ กำลังจะถูกกระจายโดยตัวต้านทาน แรงดันและกระแสจะอยู่ในเฟสเดียวกัน ทั้งคู่จะถึงค่าสูงสุดพร้อมกัน ตัวต้านทานในฐานะองค์ประกอบแบบพาสซีฟ ไม่ได้สร้างหรือใช้กำลังไฟฟ้า แต่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อน
คำอธิบายเกี่ยวกับวงจรต้านทาน
ในวงจร AC อัตราส่วนระหว่างแรงดันและกระแสจะถูกกระทบโดยความถี่ของแหล่งจ่าย องศาเฟส และความแตกต่างของเฟส อย่างไรก็ตาม ในวงจรต้านทาน AC ค่าความต้านทานจะคงที่โดยไม่ขึ้นอยู่กับความถี่ของแหล่งจ่าย
พิจารณาแรงดันสลับที่นำมาใช้ในวงจร ซึ่งสามารถบรรยายได้ด้วยสมการ:
จากนั้น ค่าปัจจุบันทันทีของกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานแสดงในรูปด้านล่างจะเป็น:
ค่ากระแสจะสูงสุดเมื่อ ωt= 90° หรือ sinωt = 1 นำค่าของ sinωt ใส่ในสมการ (2) เราจะได้
องศาเฟสและรูปคลื่นในวงจรต้านทาน
จากสมการ (1) และ (3) ชัดเจนว่าไม่มีความแตกต่างของเฟสระหว่างแรงดันที่นำมาใช้และกระแสในวงจรต้านทานบริสุทธิ์ องศาเฟสระหว่างแรงดันและกระแสเป็นศูนย์ ดังนั้น ในวงจร AC ที่มีความต้านทานบริสุทธิ์ กระแสจะอยู่ในเฟสเดียวกับแรงดัน ตามที่แสดงในแผนภาพรูปคลื่นด้านล่าง:
กำลังในวงจรต้านทานบริสุทธิ์
แผนภาพรูปคลื่นกำลังใช้สีแดง สีน้ำเงิน และสีชมพู เพื่อแทนเส้นโค้งของกระแส แรงดัน และกำลัง ตามลำดับ แผนภาพเฟสคอนเฟิร์มว่า กระแสและแรงดันอยู่ในเฟสเดียวกัน หมายความว่า จุดสูงสุดของทั้งคู่เกิดขึ้นพร้อมกัน ดังนั้น เส้นโค้งกำลังจะคงอยู่ในระดับบวกสำหรับค่าแรงดันและกระแสทั้งหมด
ในวงจร DC กำลังถูกกำหนดให้เป็นผลคูณของแรงดันและกระแส เช่นเดียวกัน ในวงจร AC กำลังคำนวณโดยใช้หลักการเดียวกัน แม้ว่าจะพิจารณาค่าปัจจุบันทันทีของแรงดันและกระแส ดังนั้น กำลังปัจจุบันทันทีในวงจรต้านทานบริสุทธิ์สามารถเขียนเป็น:
กำลังปัจจุบันทันที: p = vi
กำลังเฉลี่ยที่ใช้ในวงจรตลอดวงจรครบวงรอบคือ
เนื่องจากค่าของ cosωt เป็นศูนย์ ดังนั้น นำค่าของ cosωt ใส่ในสมการ (4) ค่าของกำลังจะเป็น
ที่,
P – กำลังเฉลี่ย
Vr.m.s – ค่า RMS ของแรงดันไฟฟ้า
Ir.m.s – ค่า RMS ของกระแส
ดังนั้น กำลังในวงจรต้านทานบริสุทธิ์คือ:
ในวงจรต้านทานบริสุทธิ์ แรงดันและกระแสอยู่ในเฟสเดียวกันด้วยองศาเฟสเป็นศูนย์ หมายความว่าไม่มีความแตกต่างของเฟสระหว่างทั้งคู่ ปริมาณสลับจะถึงค่าสูงสุดในเวลาเดียวกัน และการขึ้นและการลงของแรงดันและกระแสเกิดขึ้นพร้อมกัน
