Se consideră un circuit serie, alimentat de la o sursă de tensiune alternativă sinusoidală, a cărei tensiune este descrisă de expresia .
Figura 1 - Schema circuitului RL serie
Cunoscând valorile lui şi , se cere să se determine, în regim permanent, evoluţia în timp a curentului din circuit, , tensiunea la bornele rezistorului, şi la bornele inductanţei, .
Aplicând Teorema a II-a a lui Kirchhoff, suma tensiunilor la bornele rezistorului şi inductanţei, este egală cu tensiunea sursei:
Utilizând amplitudini complexe, relaţia de mai sus se scrie:
în care reprezintă impedanţa complexă a rezistenţei înseriate cu inductanţa.
Explicitând din expresia anterioară, se obţine:
cu |
şi |
Diagrama fazorială a impedanţelor, amplitudinilor complexe ale tensiunii sursei şi curentului, este reprezentată în figura următoare.
Figura 2 - Diagrama fazorială
Având calculat curentul, se pot calcula imediat tensiunile la bornele celor două elemente:
Amplitudinea complexă este colineară cu , ceea ce înseamnă că tensiunea la bornele rezistorului şi curentul ce îl străbate, sunt în fază.
În ceea ce priveşte tensiunea la bornele bobinei, se obţine:
Amplitudinea complexă este în avans cu faţă de , ceea ce înseamnă că tensiunea la bornele bobinei este în avans cu faţă de curentul ce o parcurge.
Diagrama fazorială completă a tensiunilor şi curentului din circuit este reprezentată în figura următoare, în care se evidenţiază Teorema a II-a a lui Kirchhoff: suma fazorilor şi este egală cu fazorul .
Figura 3 - Diagrama fazorială a circuitului RL serie
Pentru a obţine expresiile evoluţiilor în timp ale mărimilor, trebuie să se determine fazorii rotitori corespunzători (multiplicarea amplitudinilor complexe cu ) şi să se proiecteze pe axa imaginară.
cu |
şi |
Expresiile de mai sus au fost obţinute considerând că tensiune ce alimentează circuitul are faza iniţială nulă. Ca exerciţiu, să se rezolve acelaşi circuit RL serie, considerând că faza iniţială a curentului din circuit, este nulă, respectiv, , curent reprezentat de amplitudinea complexă .
Amplitudinea complexă , care reprezintă tensiunea la bornele rezistorului, este colineară cu , ceea ce înseamnă că tensiunea la borne şi curentul aferente unui rezistor, sunt în fază.
În ceea ce priveşte amplitudinea complexă , ce reprezintă tensiunea la bornele inductanţei, ea este în avans cu faţă de , ceea ce înseamnă că tensiunea la bornele unei inductanţe este în avans cu faţă de curentul ce o parcurge.
În final, diagramele vectorială şi temporală ce se obţin, sunt perfect echivalente cu cele corespunzătoare considerării tensiunii cu fază iniţială nulă; diferă doar momentul la care ne referim.