Mạch AC Duy Nhất Chứa Điện Trở
Một mạch chỉ chứa điện trở thuần R (đơn vị ôm) trong hệ thống AC được định nghĩa là Mạch AC Duy Nhất Chứa Điện Trở, không có cảm kháng và dung kháng. Dòng điện và điện áp trong mạch như vậy dao động hai chiều, tạo ra sóng hình sin (bình đồ hình sin). Trong cấu hình này, công suất bị tiêu thụ bởi điện trở, với điện áp và dòng điện cùng pha - cả hai đạt giá trị đỉnh cùng lúc. Là một thành phần thụ động, điện trở không tạo ra cũng không tiêu thụ điện năng; thay vào đó, nó chuyển đổi năng lượng điện thành nhiệt.
Giải Thích Về Mạch Điện Trở
Trong mạch AC, tỷ lệ điện áp/dòng điện bị ảnh hưởng bởi tần số cung cấp, góc pha, và sự khác biệt pha. Cần lưu ý rằng, trong mạch điện trở AC, giá trị điện trở vẫn giữ nguyên bất kể tần số cung cấp.
Cân nhắc về điện áp xoay chiều được áp dụng cho mạch, được mô tả bằng phương trình:
Thì giá trị tức thời của dòng điện chảy qua điện trở được thể hiện trong hình dưới đây sẽ là:
Giá trị dòng điện sẽ đạt cực đại khi ωt= 90° hoặc sinωt = 1. Đưa giá trị của sinωt vào phương trình (2) ta sẽ có
Góc Pha và Hình Sóng Trong Mạch Điện Trở
Từ Phương trình (1) và (3), rõ ràng không có sự khác biệt pha giữa điện áp áp dụng và dòng điện trong mạch điện trở thuần - góc pha giữa điện áp và dòng điện là không. Do đó, trong mạch AC có điện trở thuần, dòng điện hoàn toàn cùng pha với điện áp, như được minh họa trong sơ đồ hình sóng dưới đây:
Công Suất Trong Mạch Điện Trở Thuần
Đường cong công suất sử dụng ba màu - đỏ, xanh lam, và hồng - để biểu diễn đường cong dòng điện, điện áp, và công suất, tương ứng. Sơ đồ pha xác nhận rằng dòng điện và điện áp cùng pha, nghĩa là các đỉnh của chúng xảy ra đồng thời. Do đó, đường cong công suất luôn dương cho tất cả các giá trị điện áp và dòng điện.
Trong mạch DC, công suất được định nghĩa là tích của điện áp và dòng điện. Tương tự, trong mạch AC, công suất được tính theo nguyên tắc tương tự, mặc dù nó xem xét các giá trị tức thời của điện áp và dòng điện. Do đó, công suất tức thời trong mạch điện trở thuần được biểu thị bằng:
Công suất tức thời: p = vi
Công suất trung bình tiêu thụ trong mạch qua một chu kỳ hoàn chỉnh được cho bởi
Vì giá trị của cosωt là không. Vì vậy, đưa giá trị của cosωt vào phương trình (4) thì giá trị công suất sẽ được cho bởi
Trong đó,
P – công suất trung bình
Vr.m.s – giá trị hiệu dụng của điện áp cung cấp
Ir.m.s – giá trị hiệu dụng của dòng điện
Do đó, công suất trong mạch điện trở thuần được cho bởi:
Trong mạch điện trở thuần, điện áp và dòng điện cùng pha với góc pha bằng không, nghĩa là không có sự khác biệt pha giữa chúng. Các đại lượng xoay chiều đạt giá trị đỉnh tại cùng thời điểm, và sự tăng giảm của điện áp và dòng điện xảy ra đồng thời.
