Puterea în circuitele rezistive şi reactive

Circuit pur rezistiv

Să considerăm un circuit monofazat de curent alternativ, compus dintr-o sursă de tensiune de 120 V, lafrecvenţa de 60 Hz, şi o sarcină rezistivă.

Curentul efectiv prin sarcină va fi de 2 A, iar puterea disipată de 240 W. Deoarece sarcina este pur rezistivă (fără reactanţă), curentul este în fază cu tensiunea, iar calculele sunt asemănătoare unui circuit de curent continuu.

Formele de undă ale tensiunii, curentului şi puterii, sunt cele din figura alăturată.

Puterea este tot timpul pozitivă în acest caz. Acest lucru înseamnă că puterea este tot timpul disipată de sarcina rezistivă şi nu este reintrodusă în circuit, aşa cum este cazul sarcinilor reactive.

De asemenea, frecvenţa formei de undă a puterii este dublul frecvenţei tensiunii şi a curentului. Această diferenţa de frecvenţă face imposibilă exprimarea puterii în circuitele de curent alternativ folosind aceeaşi notaţie complexă, rectangulară sau polară, folosită în cazul tensiunii, curentului şi a impedanţei, deoarece această formă de exprimare matematică presupune o frecvenţă constantă pentru toate formele de undă implicate.

Cea mai bună metodă de calcul a puterii în circuitele de curent alternativ se realizează folosind notaţia scalară, iar relaţiile de fază sunt evidenţiate cu ajutorul trigonometriei.

Circuit pur inductiv

Ca şi comparaţie, să considerăm un circuit simplu cu o sarcină reactivă.

Putem observa defazajul dintre tensiune şi curent, precum şi forma de undă a puterii, din figura alăturată.

În acest caz, puterea variază alternativ între partea pozitivă şi cea negativă. Acest lucru înseamnă că puterea este alternativ absorbită şi eliberată din şi în circuit. Dacă am considera sursa ca fiind un generator mecanic, practic, energia consumată pentru acţionarea arborelui ar fi zero, deoarece sarcina nu consumă deloc putere.

Circuit rezistiv-inductiv

Să considerăm acum un circuit cu sarcină rezistiv-inductivă.

Aceasta este valoarea efectivă a curentului (1,41 A) pe care ar arăta-o un ampermetru conectat în serie cu rezistorul şi bobina.

Graficul formelor de undă arată în acest caz, este cel din figura alăturată.

Şi în acest caz, puterea alternează între partea negativă şi cea pozitivă, dar valoarea puterii „pozitive” este mai mare decât cea negativă. Cu alte cuvinte, o combinaţie serie rezistor-bobină va consuma mai multă putere decât va introduce înapoi în circuit.