Un circuito que contiene resistencia pura R ohms conectada en serie con un capacitor puro de capacitancia C faradios se conoce como Circuito Serie RC. Se aplica un voltaje sinusoidal y la corriente I fluye a través de la resistencia (R) y la capacitancia (C) del circuito.
El circuito de la serie RC se muestra en la siguiente figura:
Donde,
- VR – voltaje a través de la resistencia R
- VC – voltaje a través del condensador C
- V: voltaje total en el circuito de la serie RC
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Diagrama fasorial del circuito de la serie RC
El diagrama fasorial del circuito serie RC se muestra a continuación:
Pasos para dibujar un Diagrama Fasorial
Los siguientes pasos se utilizan para dibujar el diagrama fasorial del circuito de la serie RC
- Tome la corriente I (valor rms) como vector de referencia
- La caída de tensión en la resistencia VR = IR se toma en fase con el vector de corriente
- La caída de tensión en la reactancia capacitiva VC = IXC se dibuja 90 grados por detrás del vector de corriente, ya que la corriente se adelanta a la tensión en 90 grados (en el circuito capacitivo puro)
- La suma vectorial de las dos caídas de tensión es igual a la tensión aplicada V (valor eficaz).
Ahora,
VR = IR y CV = IXC
Donde XC = I/2πfC
En el triángulo rectángulo OAB,
Donde,
Z es la oposición total que ofrece al flujo de corriente alterna un circuito en serie RC y se llama impedancia del circuito Se mide en ohmios (Ω).
Ángulo de fase
Del diagrama fasorial que se muestra arriba, es claro que la corriente en el circuito se adelanta al voltaje aplicado por un ángulo ϕ y este ángulo se llama el ángulo de fase.
Potencia en el circuito de la serie RC
Si el voltaje alterno aplicado a través del circuito está dado por la ecuación
Luego,
Por tanto, la potencia instantánea viene dada por p = vi
Poniendo el valor de v e i de la ecuación (1) y (2) en p = vi
La potencia media consumida en el circuito durante un ciclo completo viene dada por:
Donde cosϕ se llama Factor de potencia del circuito
Poniendo el valor de V y cosϕ de la ecuación (3) el valor de la potencia será
De la ecuación (4) está claro que la energía es consumida solo por la resistencia y el capacitor no consume energía en el circuito.
Forma de onda y curva de potencia del circuito de la serie RC
La forma de onda y la curva de potencia del circuito RC se muestran a continuación:
Los distintos puntos de la curva de potencia se obtienen del producto del valor instantáneo de la tensión y la corriente.
La potencia es negativa entre el ángulo (180° – ϕ) y 180° y entre (360° -ϕ) y 360° y en el resto del ciclo la potencia es positiva. Como el área bajo los lazos positivos es mayor que la que está debajo de los lazos negativos, la potencia neta en un ciclo completo es positivo.