การวิเคราะห์วงจรอนุกรม RL

วงจร RL คืออะไร

วงจร RL (หรือเรียกว่าวงจรฟิลเตอร์ RL หรือเครือข่าย RL) หมายถึง วงจรไฟฟ้า ที่ประกอบด้วย องค์ประกอบวงจรแบบพาสซีฟ ของ ตัวต้านทาน (R) และ ตัวเหนี่ยวนำ (L) ที่เชื่อมต่อกัน โดยมี แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้า หรือ แหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า เป็นต้นกำเนิด.

เนื่องจากมี ตัวต้านทาน ในรูปแบบวงจรที่สมบูรณ์ วงจร RL จะใช้พลังงาน เช่นเดียวกับวงจร RC หรือวงจร RLC.

ซึ่งแตกต่างจากวงจร LC ที่สมบูรณ์ ซึ่งจะไม่ใช้พลังงานเนื่องจากไม่มีตัวต้านทาน แม้ว่าในทางปฏิบัติวงจร LC จะใช้พลังงานบางส่วนเนื่องจากความต้านทานที่ไม่เท่ากับศูนย์ของอุปกรณ์และสายเชื่อมต่อ.

พิจารณาวงจร RL อย่างง่ายที่ ตัวต้านทาน, R และตัวเหนี่ยวนำ, L ถูกเชื่อมต่อกันแบบอนุกรมกับ แหล่งกำเนิดแรงดัน V โวลต์ ให้เราคิดว่า กระแส ที่ไหลผ่านวงจรคือ I (แอมแปร์) และกระแสผ่านตัวต้านทานและ ตัวเหนี่ยวนำ คือ IR และ IL ตามลำดับ เนื่องจากทั้ง ความต้านทาน และตัวเหนี่ยวนำเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม ดังนั้นกระแสในองค์ประกอบทั้งสองและวงจรจะเท่ากัน กล่าวคือ IR = IL = I ให้ VR และ Vl เป็น แรงดันตกคร่อม ที่ตัวต้านทานและตัวเหนี่ยวนำ.

การใช้ กฎของเคิร์ชโฮฟสำหรับแรงดัน (คือผลรวมของแรงดันตกคร่อมต้องเท่ากับแรงดันที่ใช้งาน) ในการวิเคราะห์วงจรนี้เราจะได้

แผนภาพเฟสเซอร์สำหรับวงจร RL

ก่อนวาดรูปแผนภาพเฟสเซอร์ของวงจร RL อนุกรม ควรทราบความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันและกระแสในกรณีของตัวต้านทานและตัวเหนี่ยวนำ.

1. 
   

1. ตัวต้านทาน
   ในกรณีของตัวต้านทาน แรงดันและกระแสจะอยู่ในเฟสเดียวกัน หรือสามารถพูดได้ว่า มุมเฟสระหว่างแรงดันและกระแสเป็นศูนย์.

1. 
   

1. ตัวเหนี่ยวนำ
   ในตัวเหนี่ยวนำ แรงดันและกระแสจะไม่อยู่ในเฟสเดียวกัน แรงดันนำกระแส 90o หรือพูดอีกอย่างหนึ่ง แรงดันจะมีค่าสูงสุดและศูนย์ก่อนที่กระแสจะมีค่าสูงสุดและศูนย์ 90o.

1. วงจร RL
   ในการวาดรูปแผนภาพเฟสเซอร์ของวงจร RL อนุกรม ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้:

ขั้นตอนที่ 1. ในกรณีของวงจร RL อนุกรม ตัวต้านทานและตัวเหนี่ยวนำเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม ดังนั้นกระแสที่ไหลผ่านองค์ประกอบทั้งสองจะเท่ากัน กล่าวคือ IR = IL = I ดังนั้น ให้ใช้เวกเตอร์กระแสเป็นบรรทัดฐานและวาดบนแกนแนวนอนเหมือนที่แสดงในแผนภาพ.
ขั้นตอนที่ 2. ในกรณีของตัวต้านทาน ทั้งแรงดันและกระแสจะอยู่ในเฟสเดียวกัน ดังนั้น ให้วาดเวกเตอร์แรงดัน VR ตามแกนหรือทิศทางเดียวกับเวกเตอร์กระแส กล่าวคือ VR อยู่ในเฟสเดียวกับ I.

ขั้นตอนที่ 3. เราทราบว่าในตัวเหนี่ยวนำ แรงดันนำกระแส 90o ดังนั้น ให้วาด VL (แรงดันตกคร่อมตัวเหนี่ยวนำ) ตั้งฉากกับเวกเตอร์กระแส.
ขั้นตอนที่ 4. ขณะนี้เรามีแรงดัน 2 ค่าคือ VR และ VL ให้วาดเวกเตอร์ผลรวม (VG) ของแรงดันทั้งสอง เช่น
จากสามเหลี่ยมมุมฉาก เราจะได้ มุมเฟส