Резонанс напруг і резонанс струмів - студопедія

Резонанс напруг. Якщо в колі змінного струму, що містить послідовно включені конденсатор, котушку індуктивності і резистор,

то кут зсуву фаз між струмом і напругою звертається в нуль, т. е. зміни струму і напруги відбуваються синфазно.

В даному випадку повний опір ланцюга Z стає найменшим, рівним активному опору R ланцюга, і струм в ланцюзі визначається активним опором Im = Um / R. При цьому падіння напруги на активному опорі дорівнює зовнішньому напрузі, що додається до ланцюга (Um), a падіння напруги на конденсаторі (Uc) і котушці індуктивності (UL) однакові по амплітуді і протилежні по фазі, причому може виконуватися умова Uc і UL. >> Um.

Явище різкого збільшення струму в ланцюзі, що містить послідовно з'єднані L, C і R називається резонансом напруг (послідовним резонансом). Векторна діаграма для резонансу напруг наведена на малюнку.

У разі резонансу напруг при отримаємо амплітуди напруг на котушці індуктивності і конденсаторі

де Q - добротність контуру. Так як добротність звичайних коливальних контурів більше одиниці, то напруга на котушці індуктивності і на конденсаторі перевищує напруга, прикладена до ланцюга. Тому явище резонансу напруг використовується в техніці для посилення коливання напруги будь-якої певної частоти.

Резонанс струмів. Розглянемо ланцюг змінного струму, що містить паралельно включені конденсатор ємністю С і котушку індуктивністю L. Для простоти припустимо, що активний опір обох гілок настільки мало, що ним можна знехтувати. Якщо прикладена напруга змінюється за законом U = Um cos wt, то в ланцюзі потече струм I = IL + IC.

Так як напруги на L і С одне і те ж, а струм на індуктивності відстає від напруги на p / 2, а струм на ємності випереджає напругу на ємності на p / 2, тобто вони знаходяться в протифазі I = IL -IC. Якщо IL = IC. то струм в ланцюзі дорівнює I = 0.

Для амплітуд струмів рівність IL = IC можна переписати як Um / wL = Um / (1 / wC), звідки виходить вираз для резонансної частоти

Явище різкого зменшення амплітуди сили струму в зовнішньому ланцюзі, що складається з паралельно включених конденсатора і котушки індуктивності, при наближенні частоти w до резонансної частоти wрез називається резонансом струмів (паралельним резонансом). В даному випадку для резонансної частоти отримали таке ж значення, як і при резонансі напруг.

При резонансі струмів у зовнішній ланцюга струми IL і IC компенсуються і ток I в підвідних проводах досягає мінімального значення. При резонансі струмів струми IL і IC можуть значно перевищувати струм I.

Розглянутий контур має великий опір змінному струмі з частотою, близькою до резонансної, тому це властивість резонансу струмів використовується в резонансних підсилювачах, що дозволяють виділяти одне певне коливання з сигналу складної форми.

Схожі статті