Zwojnica w obwodzie prądu przemiennego

Zwojnica (cewka) w obwodzie prądu przemiennego jest charakteryzowana za pomocą dwóch pojęć:

• Indukcyjność L

• opór omowy R_L

Idealna zwojnica ma zerowy opór R_L .

Przeanalizujemy teraz obwód złożony ze źródła prądu przemiennego o napięciu maksymalnym U_o oraz idealnej zwojnicy o indukcji L.

W obwodzie tym, w zwojnicy, indukuje się siła elektromotoryczna samoindukcji:

Korzystając z drugiego praw Kirchhoffa dla rozważanego obwodu możemy zapisać:

gdzie U_L - napięcie chwilowe między zaciskami (na końcach) zwojnicy

Jeśli natężenie chwilowe prądu w zwojnicy opisuje funkcja

to napięcie chwilowe na zaciskach zwojnicy:

W chwili t = 0s napięcie U_L jest maksymalne (ponieważ cos 0 = 1). Oznaczamy je U_OL.

wtedy napięcie chwilowe na zaciskach zwojnicy opisuje funkcja:

Poniższy rysunek przedstawia wykresy zależności napięcia U(t) i natężenia I (t) na końcach zwojnicy.

Z porównania wykresów wynika, że napięcie i natężenie prądu na zaciskach zwojnicy nie są zgodne w fazie. Mówimy, że między napięciem i natężeniem prądu występuje przesunięcie w fazie o kąt
.

Kąt ten możemy wyznaczyć ze wzoru redukcyjnego:

a stąd

W obwodzie prądu przemiennego zawierającym idealną zwojnicę o indukcji L napięcie na zaciskach zwojnicy wyprzedza w fazie natężenie prądu o φ = π / 2.

Dzieląc stronami równania U_L oraz I otrzymujemy opór indukcyjny Z_L (induktancję, zawadę indukcyjną)