Резонансни токове

Паралелно свързване на кондензатора и индуктора към веригата на променлив ток

Нека разгледаме явленията в електрическата верига, съдържаща генератор, кондензатор и индуктор, свързани паралелно. За всичко това нека си представим, че веригата няма активно съпротивление.

Разбира се, в такава схема, напрежението както на намотката, така и на кондензатора по всяко време е равно на напрежението, развито от генератора.

Общият ток в схемата се състои от токове в нейните клони. Токът в индуктивния клон се забавя във фаза от напрежението с една четвърт от периода, а токът в капацитивния клон е пред него за същото тримесечие на периода. Следователно, теченията в клоновете във всеки момент от времето се оказват фазово изместени една спрямо друга за период от половин период, т.е. те са в антифаза. По този начин теченията в клоновете по всяко време са ориентирани един към друг, а общият ток в неразклонената част на веригата е равен на разликата между тях.

Това ни дава право да напишем равенството I = IL-IC

където аз е ефективната стойност на общия ток във веригата, IL и IC са ефективните стойности на токовете в клоновете.

Използвайки закона на Ом за определяне на ефективните стойности на тока в клоновете, получаваме:

Il = U / XL и IC = U / XC

Ако индуктивен реактивно съпротивление преобладава, т.е.. Е. XL-голяма XC, по-малко ток в ток на бобината в kondensatore- правилно, токът в мястото на не-разклонена верига е капацитивен характер, и като цяло веригата е капацитивен в генератор верига. Обратно, когато XL Хе-голям ток в малък кондензатор ток katushke- правилно, токът в мястото на не-разклонена верига има индуктивен характер, и веригата като цяло генератор е индуктивно.

При всичко това не забравяйте, че и в двата случая товарът е реактивен, т.е. веригата не консумира енергията на генератора.

Резонансни токове

Нека разгледаме случая, когато паралелно свързаният кондензатор и намотката имат еднаква реактивност, т.е. XlL = XC.

Ако ние, както и преди, ние приемаме, че бобината и кондензатора не е собственост на съпротива, когато равенството на техните реактивни съпротивления (ИЛ = YC) общият ток в прав част от веригата ще бъде равна на нула, докато в клоните ще тече равни токове по-големи стойност. Във веригата в този случай се появява резонансното явление на тока.

При сегашния резонанс ефективните токове във всеки клон, определени от съотношенията IL = U / XL и IC = U / XC, ще бъдат равни една на друга, така че XL = XC.

Заключението, до което сме дошли, може да изглежда доста странно на пръв поглед. В действителност, генераторът е натоварен с 2 съпротивления и няма ток в неразклонената част на веригата, докато в съпротивленията равен и най-голям поток на токове.

Това се обяснява с поведението на магнитното поле на намотката и електронното поле на кондензатора. С резонанс на токове, както в резонанса на напреженията, има колебание на енергия между областта на намотката и областта на кондензатора. Генераторът, след като информира един момент за енергията на веригата, изглежда изглежда изолиран. Тя може да бъде напълно изключена и токът в разклонената част на веригата ще бъде поддържан без генератора от енергията, която веригата е имала в самото начало. Равен и напрежението на клемите на веригата ще остане точно като генератора се разви.

Стойностите на L, C и f, при които се получава тонален резонанс, се определят, както в резонанса на напреженията (ако активното съпротивление на веригата е пренебрегнато), от уравнението:

ωL = 1 / оС

Както следва:

fres = 1/2

Lrez = 1 / ω2С

Cut = 1 / ω2L

Променяйки някое от тези три величини, можем да постигнем равенство Xl = Xc, т.е. да трансформираме веригата в осцилаторна верига.

По този начин получихме затворена осцилаторна верига, в която може да се предизвикат електронни колебания, т.е. променлив ток. И ако не беше активното съпротивление, което всяка осцилаторна верига притежава, в нея непрекъснато може да има променлив ток. Наличието на активно съпротивление води до факта, че колебанията във веригата са равномерно амортизирани и за да ги поддържа, е необходим източник на енергия - генератор на променлив ток.

В схеми на несинусоидален ток са възможни резонансни режими за различни хармонични компоненти.

Резонансните токове се използват широко на практика. Феноменът на резонансните токове се използва в лентовите филтри като електронен "щепсел", забавяйки определена честота. Тъй като токът с честота f е основно съпротивление, то тогава напрежението на веригата при честота f ще бъде най-голямо. Тази характеристика на схемата е получила името на селективността, тя се използва в радиоприемници за изолиране на сигнала на определена радиостанция. Осцилиращата верига, работеща в режим на резонансни токове, е един от основните възли на електрически генератори.