Alapok
Célok
Az előző fejezet során azt a metodikát követtük, hogy elvégeztük a kísérleteket, majd levontuk a kísérletekből a szükséges törvényszerűségeket, majd elvi magyarázatokat kerestünk a törvényszerűségekre.
Most megfordítjuk a sorrendet, először megpróbáljuk kitalálni, hogy mi fog történni, felállítjuk ez alapján a szabályokat, majd a kísérlet elvégzésével (szimulációs szoftver) igazoljuk az elméleti okoskodásunk helyességét.
Gondolkodjunk!
Áramkörünkben az áram minden alkatrészen közös.
Ezt jelezzük a vektorábrán vízszintes piros vektorral. Az áramhoz viszonyítjuk az áramkört felépítő összes alkatrész feszültségének fázishelyzetét, majd nagyságát. Az ellenállás nem tol fázist, így az ellenállás feszültsége (kék) a közös árammal egy irányba mutat. Tudjuk, hogy a kondenzátor és az induktivitás fázist tol, mégpedig 90 fokot, az áramhoz képest a kondenzátor feszültsége késik (lefelé zöld vektor), míg a tekercsé siet (fölfelé lila vektor).
Ezután alkalmazzuk a vektoriális összeadás szabályait, ügyelünk arra, hogy először a két reaktáns elem feszültségét adjuk össze (kényelmi okokból), majd ehhez adjuk az ellenállás feszültségét. Az eredő feszültség abszolút értéke Pithagorasz tétel felhasználásával számolható. Kirchoff huroktörvénye értelmében ez a számított összeg lesz egyenlő a generátor feszültségével. Az eredő vektor szöget alkot a közös árammal, az áramkör egészének ez a fázistolása, az áramhoz képest.
Még egy kis fejtörés
Képzeljük el, hogy az ábrán található vektorok mindegyikét végigosztjuk egy közös skalárral, az áram erősségével. Így a következő, az eredeti ábrához hasonló képet kapunk, mely a váltakozóáramú ellenállások összegzésének szabályát mutatja.
Következtetések:
Nézzük is meg az eddig átgondoltakat, majd vonjuk le a következtetéseket!
Sorosan kapcsolt alkatrészek esetén az
- áram nagysága, iránya minden alkatrész esetén közös
- az eredő feszültséget (a generátor feszültségének ellentettjét) a
- az eredő váltakozó áramú ellenállást, aminek a neve impedancia, és Z-vel jelöljük a továbbiakban az alábbi módon határozzuk meg:
- az eredő fázisszöget valamely, számunkra szimpatikus szögfüggvénnyel határozhatjuk meg.
, vagy 
, vagy 
. Azonban arra figyelnünk kell, hogy az eredő fázisszög negatív irányba, illetve pozitív irányba mutat, ez nyilván az induktivitáson és a kondenzátorn eső feszültségek nagyságától függ.