سلسله تحلیل مدار RL

چه کسی RL مدار است؟

مدار RL (که به آن فیلتر RL یا شبکه RL نیز گفته می‌شود) به عنوان یک مدار الکتریکی تعریف می‌شود که شامل عناصر مدار غیرفعال یعنی مقاومت (R) و سیم پیچ القایی (L) است که با هم متصل شده‌اند و توسط یک منبع ولتاژ یا منبع جریان تغذیه می‌شوند.

به دلیل وجود مقاومت در فرم ایده‌آل مدار، مدار RL انرژی خواهد مصرف کرد، مانند یک مدار RC یا مدار RLC.

این مورد متفاوت از فرم ایده‌آل یک مدار LC است که به دلیل عدم وجود مقاومت، هیچ انرژی مصرف نمی‌کند. اگرچه این فقط در فرم ایده‌آل مدار است و در عمل، حتی مدار LC نیز به دلیل مقاومت غیرصفری اجزا و سیم‌های اتصال، برخی انرژی مصرف می‌کند.

یک مدار RL ساده را در نظر بگیرید که در آن مقاومت، R و سیم پیچ القایی، L به صورت سری با یک منبع ولتاژ V ولت متصل شده‌اند. فرض کنید جریان در مدار I (آمپر) است و جریان عبوری از مقاومت و سیم پیچ القایی به ترتیب IR و IL است. چون هر دو مقاومت و سیم پیچ القایی به صورت سری متصل شده‌اند، بنابراین جریان در هر دو عنصر و مدار یکسان است. یعنی IR = IL = I. فرض کنید VR و VL به ترتیب افت ولتاژ روی مقاومت و سیم پیچ القایی باشد.

با اعمال قانون ولتاژ کیرشهوف (یعنی مجموع افت‌های ولتاژ باید برابر با ولتاژ اعمال شده باشد) به این مدار می‌رسیم،

نمودار فازی برای مدار RL

قبل از رسم نمودار فازی مدار RL سری، باید رابطه بین ولتاژ و جریان در حالت مقاومت و سیم پیچ القایی را بشناسید.

1. 
   

1. مقاومت
   در حالت مقاومت، ولتاژ و جریان در یک فاز هستند یا می‌توان گفت اختلاف زاویه‌ای بین ولتاژ و جریان صفر است.

1. 
   

1. سیم پیچ القایی
   در سیم پیچ القایی، ولتاژ و جریان در یک فاز نیستند. ولتاژ 90o قبل از جریان به حداکثر می‌رسد یا به عبارت دیگر، ولتاژ 90o قبل از جریان به حداکثر و صفر می‌رسد.

1. مدار RL
   برای رسم نمودار فازی مدار RL سری؛ مراحل زیر را دنبال کنید:

مرحله یک. در مدار RL سری، مقاومت و سیم پیچ القایی به صورت سری متصل شده‌اند، بنابراین جریان در هر دو عنصر یکسان است یعنی IR = IL = I. بنابراین، جریان فازی را به عنوان مرجع در نظر بگیرید و آن را روی محور افقی رسم کنید.
مرحله دو. در حالت مقاومت، ولتاژ و جریان در یک فاز هستند. بنابراین فاز ولتاژ VR را در همان محور یا جهت جریان فازی رسم کنید. یعنی VR با I در یک فاز است.

مرحله سه. می‌دانیم که در سیم پیچ القایی، ولتاژ 90o قبل از جریان به حداکثر می‌رسد، بنابراین VL (افت ولتاژ روی سیم پیچ القایی) را عمود بر جریان فازی رسم کنید.
مرحله چهار. حالا دو ولتاژ VR و VL داریم. بردار نتیجه (VG) این دو ولتاژ را رسم کنید. به این صورت،
و از مثلث قائم الزاویه می‌توانیم زاویه فاز θ را به دست آوریم:


نتیجه: در مدار مقاومتی خالص، زاویه فاز بین ولتاژ و جریان صفر است و در مدار القایی خالص، زاویه فاز 90o است اما وقتی مقاومت و سیم پیچ القایی ترکیب می‌شوند، زاویه فاز مدار RL سری بین 0o تا 90o است.

امپدانس مدار RL سری

امپدانس مدار RL سری جریان متناوب را مخالفت می‌کند. امپدانس مدار RL سری هی