mozok.click » Фізика » Резонанс у колі змінного струму
Інформація про новину
  • Переглядів: 7
  • Автор: admin
  • Дата: 12-02-2018, 21:25
12-02-2018, 21:25

Резонанс у колі змінного струму

Категорія: Фізика

Резонанс напруг. З аналізу формули закону Ома для кола змінного струму із послідовним з’єднанням активних та реактивних елементів,

видно, що максимального значення сила струму у колі

набуває за умови рівних індуктивного і ємнісного опорів,

У цьому випадку немає зсуву фаз між коливаннями напруги і сили струму, а коефіцієнт потужності максимальний, cos<p = 1. У такому випадку в колі настає електричний резонанс.

В умовах резонансу сила струму в колі визначається тільки активним опором кола. Отже, за резонансу енергія витрачається лише на теплову дію в активному навантаженні, а між конденсатором і котушкою весь час відбувається лише її обмін - коли енергія електричного поля конденсатора зменшується, енергія магнітного поля котушки зростає і навпаки.



З умови

можна визначити резонансну циклічну частоту

кількість коливань за секунду

і період цих коливань

Якщо ділянку кола з послідовним з’єднанням активного, індуктивного та ємнісного навантажень під’єднати до генератора змінного струму, який виробляє струм змінної частоти, можна досягти резонансу напруг. З формули

видно, що зі зміною частоти змінюються значення індуктивного і ємнісного опорів. Зі збільшенням частоти ємнісний опір зменшується, а індуктивний - збільшується, відповідно зменшується повний опір(мал. 167, а). Для деякого значення частоти ємнісний опір дорівнює індуктивному, при цьому повний опір визначається лише активним опором і сила струму набуває максимального значення. 


З подальшим збільшенням частоти індуктивний опір стає більшим за ємнісний -сила струму в колі зменшується (мал. 167, б). Отже, в умовах резонансу повне падіння напруги в колі дорівнює напрузі на активному опорі, a UL = -Uc.


Резонанс струмів. У колі змінного струму з паралельним з’єднанням котушки та конденсатора настає резонанс струмів. Відомо, що у колі з конденсатором коливання сили струму випереджає коливання напруги на чверть періоду, а в колі з котушкою індуктивності коливання сили струму відстають від коливань напруги на чверть періоду, внаслідок чого в нерозгалуженій частині кола ці струми направлені в протилежних напрямках (мал. 168).

Якщо частота така, що індуктивний опір дорівнює ємнісному, то й IL = Іс, але оскільки котушка крім індуктивного опору має ще й активний, то повної рівності струмів не настає і у нерозгалуженій ділянці проходить слабкий струм. Таким чином, слабкий змінний струм, що підходить до контура, підтримує в ньому значні вимушені коливання.

Практичне використання резонансу. Явище резонансу має величезне значення в техніці. По суті, на резонансі ґрунтується техніка радіозв’язку. Проте в деяких випадках електричний, як і механічний, резонанс виявляється шкідливим. Якщо електричне коло не розраховане на роботу в умовах резонансу, то виникнення резонансу спричинить аварію, проводи розплавляться надмірно великими струмами, ізоляція може бути пробита внаслідок виникнення високих резонансних напруг тощо.

Дайте відповіді на запитання

1. У чому суть електричного резонансу?

2. Побудуйте графік, який ілюструє явище резонансу в двох контурах з різним активним опором. В якому випадку резонансна крива буде крутішою?

3. Чому дорівнює різниця фаз між коливаннями струму і напруги під час резонансу?

4. Який з трьох елементів ділянки (активне навантаження, котушка чи конденсатор) першим пошкоджується в разі резонансу напруг?

 



^