Резонанс струмів, паралельний резонанс - виходить в разі, коли генератор навантажений на індуктивність та ємність, з'єднані паралельно, тобто коли генератор включений поза контуром (рис.1 а). Сам же коливальний контур, що розглядається абстрактно від генератора, треба як і раніше уявляти собі як послідовний ланцюг з L і С. Не слід вважати, що в схемі резонансу струмів генератор і контур з'єднані між собою паралельно.
Весь контур в цілому є опором навантаження для генератора і тому генератор
Рис.1 - Схема і резонансні криві для резонансу струмів
включений послідовно, як це і буває завжди в замкнутому ланцюзі.
Умови отримання резонансу струмів такі ж, як і для резонансу напруг: f = f0 або xL = ХC. Однак за своїми властивостями резонанс струмів багато в чому протилежний резонансу напруг. У цьому випадку на котушці і на конденсаторі напруга таке ж, як у генератора. При резонансі опір контуру між точками розгалуження стає максимальним, а струм генератора буде мінімальним. Повний (еквівалентну) опір контуру для генератора при резонансі струмів Rе можна підрахувати по кожній із наступних формул
де L і С - в генрі і Фарада, а Rе. р і r - в Омасі.
Опір Rе. зване резонансним опором, є чисто активним і тому при резонансі струмів немає зсуву фаз між напругою генератора і його струмом.
На (рис.1 б) для резонансу струмів показано зміна повного опору контуру z і струму генератора I при зміні частоти генератора f.
У самому контурі при резонансі відбуваються сильні коливання і тому струм всередині контуру у багато разів більше, ніж струм генератора. Токи в індуктивності і ємності IL і IС можна розглядати як струми в гілках або як струм незатухаючих коливань всередині контуру, підтримуваних генератором. По відношенню до напруги U струм в котушці відстає на 90 °, а струм в ємності випереджає цю напругу на 90 °, т. Е. Один щодо одного струми зрушені по фазі на 180 °. Внаслідок наявності активного опору, зосередженого головним чином в котушці, струми IL. і IC насправді мають зрушення фаз дещо менше 180 ° і ток IL трохи (менше IC. Тому за першим законом Кірхгофа для точки розгалуження можна написати
Чим менше активний опір в контурі, тим менше різниця між IC і IL. тим менше струм генератора і тим більше опір контуру. Це цілком зрозуміло. Струм, що йде від генератора, поповнює енергію в контурі, компенсуючи втрати її в активному опорі. При зменшенні активного опору зменшується втрата енергії в ньому і генератор витрачає менше енергії на підтримку незатухаючих коливань.
Якби контур був ідеальним, то почалися коливання тривали б безперервно без загасання і не потрібно було б енергії від генератора на їх підтримку. Струм генератора був би рівний нулю, а опір контуру - нескінченності.
Активна потужність, що витрачається генератором, може бути підрахована як
або як потужність втрат в активному опорі контура
де Ік - струм в контурі, рівний IL або IC.
Для резонансу струмів так само, як і для резонансу напруг, характерно виникнення в контурі потужних коливань при незначній витраті потужності генератора.
На явище резонансу в паралельному контурі великий вплив робить внутрішній опір Ri напруги генератора. Якщо це опір мало, то напруга на затискачах генератора, а отже, і на контурі незначно відрізняється від ЕРС генератора і залишається майже постійним по амплітуді, незважаючи на зміни струму при зміні частоти. Дійсно, U = Е - IRi. але так як Ri величина мала, то втрата напруги всередині генератора IRi також незначна і U = Е.
Опір ланцюга в цьому випадку приблизно дорівнює тільки опору контуру. При резонансі останнім сильно зростає і струм генератора різко зменшується. Крива зміни струму на (рис.1 б) відповідає саме такої нагоди.
Сталість амплітуди напруги на контурі також пояснює формула U = I * z. Для випадку резонансу z велике, але I - величина мала, а якщо резонансу немає, то z зменшується, але зате I збільшується і твір I * z залишається приблизно тим самим.
Як видно, при малому Ri генератора паралельний контур не володіє резонансними властивостями щодо напруги: при резонансі напруга на контурі майже не зростає. Чи не будуть помітно збільшуватися і струми IL І IС. Отже, при малому Ri генератора контур не має резонансних властивостей і по відношенню до струмів в котушці і конденсаторі.
У радіотехнічних схемах параллелиний контур зазвичай харчується від генератора з великим внутрішнім опором, роль якого виконує електронна лампа або напівпровідниковий прилад. Якщо внутрішній опір генератора значно більше, ніж опір контуру r, то паралельний контур набуває різко виражені резонансні властивості.
В цьому випадку повний опір ланцюга приблизно дорівнює одному Ri і майже незмінно при зміні частоти. Струм I, що живить контур, також майже постійний по амплітуді:
Але тоді напруга на контурі U = I * z при зміні частоти буде слідувати за змінами опору контуру z, тобто при резонансі U різко збільшиться. Відповідно зростуть струми IL і IC. Таким чином, при великому Ri генератора крива зміни z (рис.1 б) буде в інших масштабах наближено показувати також зміна напруги на контурі U і зміни струмів IL і IC На (рис. 2) зображена подібна крива разом з графіком струму генератора, який в даному випадку майже не змінюється.
Рис.2 - Резонансні криві паралельного контуру при великому внутрішньому опорі генератора
Основне застосування резонансу струмів в радіотехніці - створення великого опору для струму певної частоти в лампових генераторах і підсилювачах високої частоти.
НОВИНИ ФОРУМУ
Лицарі теорії ефіру