Defazajul dintre tensiune i curent.

Indiferent de tipul curentului electric care le parcurge (continuu sau alternativ) rezistenele electrice ascult doar de legea lui Ohm (despre care am vorbit dejaaici). n cazul capacitilor i inductanelor lucrurile nu mai sunt la fel de simple deoarece ori de cte ori tensiunea electric se modific, acestea introduc defazaje ntre tensiune i curent. Aadar, subiectele care le vom aborda astzi sunt: Defazajul dintre tensiune i curent introdus de o inductan (o bobin). Defazajul dintre tensiune i curent introdus de o capacitate (un condensator).n cuprinsul de mai sus se observ cuvntuldefazaj. Defazaj poate nsemna multe aa c nainte de a trece mai departe trebuie s te lmuresc ce nseamn defazaj n cazul de fa.Curentul electric alternativ are o comportare ciclic i din acest motiv, pentru a simplifica nelegerea fenomenelor care in de el, s-a introdus o convenie care spune c durata unui ciclu (adic a unei alternane complete) poate fi transpus pe circumferina unui cerc. Ca s nelegi mai bine, hai s ne uitm nfigura 1.

Figura 1. Exprimarea valori instantanee a tensiunii electrice alternative ca poziie unghiular pe circumferina unui cercn stnga vedem reprezentarea grafic a unei alternane complete a curentului alternativ. n dreapta vedem cum domeniul de tensiuni din stnga a fost mulat pe circumferina unui cerc. Aceasta nseamn c oricrei poziii de pe linia albastr din stnga i corespunde o poziie pe circumferina cercului din figura din dreapta. Astfel, prin convenia de care pomeneam mai sus se consider c: punctul n care alternana are valoarea 0 pe zona de urcare (adicat0) este poziia de 0o; punctul n care alternana atinge valoarea pozitiv maxim (t1) este poziia de 90o; punctul n care alternana are valoarea 0 pe zona de coborre (t2) este poziia de 180o; punctul n care alternana atinge valoarea negativ maxim (t3) este poziia de 270o; punctul n care alternana atinge din nou valoarea 0 pe zona de urcare (t4) este poziia de 360opentru alternana curent i n acelai timp punctul de 0oal urmtoarei alternane.Cu acestea fiind zise, n cazul n care n graficul de mai sus am avea dou semnale, acestea pot fi: n faz, cnd alternanele amndurora trec n exact acelai timp prin momentelet0,t1,t2,t3it4; defazate,cnd alternanele celor dou semnale nu trec n exact acelai timp prin momentelet0,t1,t2,t3it4.Defazajul dintre tensiune i curent introdus de o inductan (o bobin)Dac unei rezistene electrice i modificm tensiunea la borne, aceasta va modifica instantaneu i intensitatea curentului care curge prin ea. ns n cazul unei bobine, orice modificare a tensiunii la borne va provoca apariia fenomenului deautoinducie.

Figura 2. Defazajul dintre tensiune i curent produs de o inductan (bobin)nfigura 2avem reprezentate dou semnale: variaia tensiunii aplicate la bornele unei bobine i respectiv a intensitii curentului care apare prin ea. Se observ c pe ntreaga durat ct tensiunea crete (linia albastr n intervalult0 t1) fenomenul de autoinducie mpiedic modificarea (creterea) intensitii curentului prin bobin. Cnd tensiunea i nceteaz creterea (n momentult1) influena autoinduciei scade i abia atunci curentul ncepe i el s creasc. i continu s creasc, deoarece bobina simind c cineva i fur din tensiunea de la borne, ncearc s stabilizeze situaia pompnd un curent suplimentar n circuit. Maximul pozitiv de curent se atinge nt2, deoarece nt2viteza de variaie a tensiunii este maxim i deci autoinducia este n floare. ntret2it3viteza de variaie a tensiunii scade pn la 0 la fel ca i curentul. ntret3it5tensiunea ncet ncet i mrete viteza de variaie, crend un maxim (negativ) de curent nt4, apoi ncet ncet viteza de variaie a tensiunii scade, reducnd curentul la 0 n momentult5i tot aa mai departe.Urmrind graficul dinfigura 2se observ c mereu variaia tensiunii va afecta variaia curentului abia dup ce a trecut un sfert din durata unei alternane complete. Dup cum se vede nfigura 1, distana dintret0it1corespunde unui defazaj de 90o. Aadar,n cazul unei inductane, defazajul dintre tensiune i curent este de +90o(+-ul indicnd faptul c, n acest caz, tensiunea apare naintea curentului). Din acest motiv se spune c defazajul dintre tensiune i curent produs de o inductan este pozitiv.Defazajul dintre tensiune i curent introdus de o capacitate (un condensator)Spre deosebire de inductan, care tinde s menin un curent constant prin ea, capacitatea tinde s-i menin constant tensiunea la borne. Urmrind graficul dinfigura 3se observ c atunci cnd ncepem s cretem tensiunea pe condensator (momentult0) acesta protesteaz consumnd un curent foarte mare, care se reduce la 0 abia n momentult1cnd tensiunea nu mai crete. ntret1it2tensiunea ncepe s scad. La nceput scade lent, condensatorul ncepe s se descarce lent i deci i curentul dat de acesta este mic. ns pe msur ce ne apropiem de momentult2, viteza de variaie a tensiunii crete din ce n ce mai mult, condensatorul se descarc mai repede i deci i curentul dat de acesta crete atingnd un maxim n momentult2. Cnd tensiunea atinge valoarea negativ maxim (n momentult3), condensatorul nu mai consum nici un curent, fiind deja ncrcat la tensiunea (negativ) maxim. n momentul n care tensiunea ncepe s se ndrepte spre momentult4, la fel ca i viteza de variaie a tensiunii, curentul crete pn la maximul pozitiv (n momentult4)i apoi scade pn la 0 (n momentult5). Evident, la fel se ntmpl i n cazul urmtoarelor alternane.

Figura 3. Defazajul dintre tensiune i curent produs de o capacitate (un condensator)Aadar,n cazul unei capaciti, defazajul dintre tensiune i curent este de -90o(--ul indicnd faptul c, n acest caz, tensiunea apare ceva mai trziu dect curentul). Din acest motiv se spune c defazajul dintre tensiune i curent produs de o capacitate este negativ.n concluzie: intensitatea curentului alternativ printr-o bobin (n afar de prima semialternan) sau printr-un condensator, este maxim atunci cnd viteza de variaie a tensiunii de la borne este maxim; n bobin curentul maxim apare cu 90omai trziu dect valoarea maxim a tensiunii care l-a creat (defazaj pozitiv); n condensator curentul maxim apare cu 90onaintea tensiunii care l-a creat (defazaj negativ). S nu i se par ciudat faptul c curentul apare naintea tensiunii deoarece este vorba doar de valorile maxime. Spuneam n articolele trecute c tensiunea electrica este cea care creeaz curentul electric. Acest regul se aplic i aici, n cazul condensatorului: nainte s ajung sa aib la borne tensiunea maxim din circuit, condensatorul va consuma cel mai mare curent posibil.Punnd cap la cap defazajele celor dou tipuri de componente, rezult c ntr-un circuit de curent alternativ care conine bobine i condensatori, curentul maxim prin bobin va fi defazat cu 180ofa de curentul maxim prin condensator. Aceasta nseamn c valoarea maxim pozitiv a curentului prin bobin va apare exact n momentul n care curentul prin condensator atinge valoarea negativ minim adic suntmereu contrari. Acest fapt se observ foarte bine i n graficele dinfigura 2ifigura 3: de exemplu, n momentult2curentul prin bobin atinge maximul pozitiv, n timp ce curentul prin condensator atinge maximul negativ.Cu alte cuvinte, prezena n acelai circuit a unui condensator i a unei bobine face ca efectele prezenei lor s se bat cap n cap. Din aceast ncierare pot iei nite aplicaii foarte faine, despre care ns vom vorbi n articolele viitoare.