Análise de Circuito Série RL

O que é um Circuito RL?

Um circuito RL (também conhecido como filtro RL ou rede RL) é definido como um circuito elétrico composto pelos elementos passivos de circuito de um resistor (R) e um indutor (L) conectados juntos, alimentados por uma fonte de tensão ou fonte de corrente.

Devido à presença de um resistor na forma ideal do circuito, um circuito RL consumirá energia, semelhante a um circuito RC ou circuito RLC.

Isso difere da forma ideal de um circuito LC, que não consumirá energia devido à ausência de um resistor. Embora isso seja apenas na forma ideal do circuito, na prática, mesmo um circuito LC consumirá alguma energia devido à resistência não nula dos componentes e dos fios de conexão.

Considere um simples circuito RL em que o resistor, R, e o indutor, L, estão conectados em série com uma fonte de tensão de V volts. Suponha que a corrente fluindo no circuito seja I (amp) e a corrente através do resistor e do indutor seja IR e IL, respectivamente. Como ambos o resistor e o indutor estão conectados em série, a corrente em ambos os elementos e no circuito permanece a mesma. Ou seja, IR = IL = I. Seja VR e VL a queda de tensão através do resistor e do indutor.

Aplicando a lei de tensão de Kirchhoff (ou seja, a soma das quedas de tensão deve ser igual à tensão aplicada) a este circuito, obtemos,

Diagrama Fásor para Circuito RL

Antes de desenhar o diagrama fásor de um circuito RL em série, é necessário conhecer a relação entre tensão e corrente no caso de um resistor e um indutor.

1. 
   

1. Resistor
   No caso de um resistor, a tensão e a corrente estão na mesma fase, ou podemos dizer que a diferença de ângulo de fase entre a tensão e a corrente é zero.

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1. Indutor
   No indutor, a tensão e a corrente não estão em fase. A tensão antecede a corrente em 90o ou, em outras palavras, a tensão atinge seu valor máximo e zero 90o antes da corrente atingir.

1. Circuito RL
   Para desenhar o diagrama fásor de um circuito RL em série, siga os seguintes passos:

Passo I. No caso de um circuito RL em série, o resistor e o indutor estão conectados em série, então a corrente fluindo em ambos os elementos é a mesma, ou seja, IR = IL = I. Portanto, tome o fasor de corrente como referência e desenhe-o no eixo horizontal, conforme mostrado no diagrama.
Passo II. No caso do resistor, tanto a tensão quanto a corrente estão na mesma fase. Portanto, desenhe o fasor de tensão, VR ao longo do mesmo eixo ou direção do fasor de corrente. Ou seja, VR está em fase com I.

Passo III. Sabemos que, no indutor, a tensão antecede a corrente em 90o, portanto, desenhe VL (queda de tensão através do indutor) perpendicular ao fasor de corrente.
Passo IV. Agora temos duas tensões, VR e VL. Desenhe o vetor resultante (VG) dessas duas tensões. Assim,
e, a partir do triângulo retângulo, obtemos o ângulo de fase


CONCLUSÃO: No caso de um circuito puramente resistivo, o ângulo de fase entre a tensão e a corrente é zero, e no caso de um circuito puramente indutivo, o