style="display:inline-block;width:160px;height:600px"
data-ad-client="ca-pub-3424804506445775"
data-ad-slot="3183119445">

images (2)_4.jpgПаралельне ввімкнення конденсатора і котушки індуктивності в коло змінного струму.

Розглянемо явища в колі змінного струму, що містить генератор, конденсатор і котушку індуктивності, з`єднані паралельно. Припустимо при цьому, що активним опором коло не володіє.

Очевидно, в такому колі напруга як на котушці, так і на конденсаторі у будь-який момент часу дорівнює напрузі, що розвивається генератором.
Загальний же струм в колі складається зі струмів в її розгалуженнях. Струм в індуктивній вітці відстає по фазі від напруги на чверть періоду, а струм в ємнісній вітці випереджає його на ту ж чверть періоду. Тому струми в вітках у будь-який момент часу виявляються зрушеними по фазі один відносно іншого на напівперіоду, тобто знаходяться в протифазі. Таким чином струми в вітках у будь-який момент часу направлені назустріч один одному, а загальний струм в нерозгалуженій частині кола дорівнює їх різниці.

Це дає нам право написати рівнянняI = IL -IC

де I – діюче значення загального струмув колі IL і IC – діючі значення струмів у вітках.

Користуючись законом Ома для визначення діючих значень струму у вітках отримаємо:

Il = U / XL і IC = U / XC

Якщо в колі переважає індуктивний опір, тобто XL більше XC, струм в котушці менший від струму в конденсаторі; отже, струм в нерозгалуженій ділянці кола носить ємнісний характер, і коло в цілому для генератора буде ємнісним. І, навпаки, при Хc більшому XL, струм в конденсаторі менший від струму в котушці; отже, струм в нерозгалуженій ділянці кола має індуктивний характер, і кола в цілому для генератора буде індуктивним.

При цьому не слід забувати, що в тому і іншому випадку навантаження реактивне, тобто коло не споживає енергії генератора.

Резонанс струмів

Розглянемо тепер випадок, коли біля паралельно сполученого конденсатора і котушки опинилися рівними їх реактивні опори, тобто XLL = XC.
Якщо ми, як і раніше, вважатимемо, що котушка і конденсатор не володіють активним опором, то при рівності їх реактивних опорів (YL = YC) загальний струм в нерозгалуженій частині кола виявиться рівним нулю, тоді як у вітках протікатимуть рівні струми найбільшої величини. У колі в цьому випадку наступає явище резонансу струмів.

При резонансі струмів діючі значення струмів в кожному розгалуженні, визначаються відношеннями IL = U / XL і IC = U / XC будуть рівні між собою, так XL = ХC.

Висновок, до якого ми прийшли, може здатися на перший погляд досить дивним. Дійсно, генератор навантажений двома опорами, а струму в нерозгалуженій частині кола немає, тоді як в самих опорах протікають рівні і притому найбільші по величині струми.

Пояснюється це поведінкою магнітного поля котушки і електричного поля конденсатора. При резонансі струмів, як і при резонансі напруг відбувається коливання енергії між полем котушки і полем конденсатора. Генератор, об`єднавши одного разу енергію кола, позначається як би ізольованим. Його можна було б зовсім відключити, і струм в розгалуженій частині кола підтримувався б без генератора енергією, яку на самому початку запасло коло. Так само і напруга на затискачах кола залишалася б такою самою, яку розвивав генератор.

Таким чином, і при паралельному з'єднанні котушки індуктивності і конденсатора ми отримали коливальний контур, що відрізняється від описаного вище тільки тим, що генератор, що створює коливання, не включений безпосередньо в контур і контур виходить замкнутим.

1267882994_1.jpg

Графіки струмів, напруги і потужності в колі при резонансі струмів: а — активний опір дорівнює нулю, коло потужності не споживає; б — коло володіє активним опором, в нерозгалуженій частині кола з'явився струм, коло споживає потужність.

Значення L, С і f, при яких наступає резонанс струмів, визначаються, як і при резонансі напруг (якщо нехтувати активним опором контура), з рівності:

ωL = 1 / ωC

Отже:

fрез = 1 / 2π√LC
Lрез = 1 / ω2С
Срез = 1 / ω2L

Змінюючи будь-яку з цих трьох величин, можна добитися рівності Xl = Xc, тобто перетворити коло на коливальний контур.

Отже, ми отримали замкнутий коливальний контур, в якому можна викликати електричні коливання, тобто змінний струм. І коли б не активний опір, яким володіє всякий коливальний контур, в ньому безперервно міг би існувати змінний струм. Наявність же активного опору приводить до того, що коливання в контурі поступово затухають і, щоб підтримати їх, необхідне джерело енергії - генератор змінного струму.

У колах несинусоїдального струму резонансні режими можливі для різних гармонійних складових.

Резонанс струмів широко використовується в практиці. Явище резонансу струмів використовується в смугових фільтрах як електрична «пробка», що затримує певну частоту. Оскільки струму з частотою f виявляється значний опір, то і падіння напруги на контурі при частоті f буде максимальним. Ця властивість контура набула назви вибірковість, воно використовується в радіоприймачах для виділення сигналу конкретній радіостанції. Коливальний контур, що працює в режимі резонансу струмів, є одним з основних вузлів електронних генераторов.


style="display:inline-block;width:970px;height:90px"
data-ad-client="ca-pub-3424804506445775"
data-ad-slot="8583851448">

Voltstroy - интернет магазин электротехники