Простейшая RC-цепь состоит из резисторов и конденсаторов, соединенных последовательно и питаемых от общего источника напряжения. Благодаря последовательному соединению конденсаторов и резисторов через них течет одинаковый ток. Напряжение на конденсаторе VC и резисторе VR на схеме перпендикулярны друг другу. Их общая сумма всегда больше общего напряжения V.
Векторная диаграммапоследовательный резонансныйRC-цепь показывает, что полный ток отстает от общего напряжения на угол от 0 до 90 градусов. Обратите внимание, что если закоротить резистор, угол будет 90 градусов (чисто резистивная нагрузка), а если закоротить конденсатор, угол будет 0 градусов (чисто активная нагрузка).
Импеданспоследовательный резонансныйRC-цепь выглядит как верхний рисунок векторной диаграммы, где активный резистор R находится на горизонтальной оси, а реактивное сопротивление XC — на вертикальной оси. Гипотенуза сформированного прямоугольного треугольника — это сопротивление цепи, а фазовый угол — это угол между горизонтальной осью и вектором сопротивления.
Диапазон фазового угла варьируется от 0 градусов для чисто резистивных цепей до -90 градусов для чисто емкостных цепей. Из треугольника напряжений получаем:
Определите фазовый угол с помощью обратной функции (касательного):
В последовательной цепи RL через катушку и резистор течет одинаковый ток. Напряжение на катушке VC отстает от общего тока на 90 градусов, а напряжение на резисторе синфазно с током. По второму закону Кирхгофа (по напряжению) сумма падений напряжения на компонентах схемы должна быть равна общему напряжению VT. Напряжение на резисторе VR и конденсаторе VC сдвинуто по фазе на 90 градусов, поэтому они складываются по векторной диаграмме, а общее напряжение определяется по следующей формуле:
Обратите внимание, что общее напряжение всегда меньше суммы падений напряжения на резисторе и катушке, точно так же, как гипотенуза прямоугольного треугольника всегда меньше суммы катетов.