Rezonanța curenților

Conectarea în paralel a unui condensator și a unui inductor într-un circuit de curent alternativ

Luați în considerare fenomenele din lanț curent alternativconținând un generator, un condensator și un inductor conectate în paralel. Să presupunem că circuitul nu are rezistență activă.

Evident, într-un astfel de circuit tensiunea atât a bobinei, cât și a condensatorului în orice moment este egală cu tensiunea dezvoltată de generator.

Curentul total dintr-un circuit este format din curenții din ramurile sale. Curentul din ramura inductivă întârzie tensiunea în fază cu un sfert din perioadă, iar curentul din ramura capacitivă o conduce cu același trimestru al perioadei. Prin urmare, curenții din ramuri în orice moment se dovedesc a fi defazați unul față de celălalt cu jumătate de perioadă, adică sunt în antifază. Astfel, curenții din ramuri în orice moment sunt direcționați unul către celălalt, iar curentul total din partea neramificată a circuitului este egal cu diferența lor.

Acest lucru ne dă dreptul de a scrie egalitatea I = IL -circuit integral

unde eu- valoarea efectivă a curentului total din circuit, I L și circuit integrat — valori efective ale curenților în ramuri.

Folosind legea lui Ohm pentru a determina valorile efective ale curentului în ramuri, obținem:

Il = U / XL și Az° C = U / XC

Dacă circuitul este dominat de rezistența inductivă, adică. XL Mai mult ▼ XC, curentul din bobină este mai mic decât curentul din condensator; prin urmare, curentul din secțiunea neramificată a circuitului este de natură capacitivă, iar circuitul ca întreg pentru generator va fi capacitiv. În schimb, cu XC mai mare decât XL, curentul din condensator este mai mic decât curentul din bobină; prin urmare, curentul din secțiunea neramificată a circuitului este inductiv, iar circuitul ca întreg pentru generator va fi inductiv.

Nu trebuie uitat că în ambele cazuri sarcina este reactivă, adică. circuitul nu consumă puterea generatorului.

Rezonanța curenților

Să luăm acum în considerare cazul în care condensatorul și bobina conectate în paralel s-au dovedit a fi egale în reactanța lor, adică. XlL = X°C.

Dacă, ca și înainte, presupunem că bobina și condensatorul nu au rezistență activă, atunci dacă reacțiile lor sunt egale (YL = Y° C) curentul total în partea neramificată a circuitului va fi zero, în timp ce în ramuri egal curenții vor curge cu cea mai mare magnitudine. În acest caz, în circuit are loc fenomenul curenților de rezonanță.

La rezonanța curentului, valorile efective ale curenților din fiecare ramură, determinate de rapoartele IL = U / XL și Аz° С = U / XC vor fi egale între ele, astfel încât XL = XC.

Concluzia la care am ajuns poate părea destul de ciudată la prima vedere. De fapt, generatorul este încărcat cu două rezistențe și nu există curent în partea neramificată a circuitului, în timp ce curenții egali și, în plus, cei mai mari curge în rezistențele în sine.

Acest lucru se explică prin comportamentul câmpului magnetic al bobinei și câmpul electric al unui condensator… La rezonanța curenților, ca în rezonanța tensiunii, există o fluctuație de energie între câmpul bobinei și câmpul condensatorului. Generatorul, după ce a comunicat energia circuitului, pare a fi izolat. Poate fi oprit complet și curentul din partea ramificată a circuitului va fi menținut fără generator de energia pe care circuitul o stochează inițial. De asemenea, tensiunea la bornele circuitului va rămâne exact aceeași cu cea dezvoltată de generator.

Astfel, atunci când inductorul și condensatorul sunt conectate în paralel, am obținut un circuit oscilator care diferă de cel descris mai sus doar prin aceea că generatorul care creează oscilațiile nu este conectat direct la circuit și circuitul este închis. Grafice ale curenților, tensiunii și puterii în circuit la rezonanța curenților: a — rezistența activă este egală cu zero, circuitul nu consumă energie; b — circuitul are o rezistență activă, a apărut un curent în partea neramificată a circuitului, circuitul consumă energie

L, C și e, la care are loc rezonanța curentului, sunt determinate, ca și în rezonanța tensiunii (dacă neglijăm rezistența activă a circuitului), de egalitatea:

ωL = 1 / ω° C

Prin urmare:

eres = 1 / 2π√LC

Lres = 1 / ω2C

Bucata = 1 / ω2L

Schimbând oricare dintre aceste trei mărimi, se poate obține egalitatea Xl = X° C, adică transformarea circuitului într-un circuit oscilant.

Deci, avem un circuit oscilant închis în care putem induce oscilații electrice, adică. curent alternativ. Și dacă nu ar fi rezistența activă pe care o posedă fiecare circuit oscilant, un curent alternativ ar putea exista continuu în el.Prezența rezistenței active duce la faptul că oscilațiile din circuit se sting treptat, iar pentru a le menține este nevoie de o sursă de energie - un alternator.

În circuitele de curent nesinusoidal, modurile rezonante sunt posibile pentru diferite componente armonice.

Curenții de rezonanță sunt folosiți pe scară largă în practică. Fenomenul rezonanței curentului este folosit în filtrele trece-bandă ca o „clemă” electrică care întârzie o anumită frecvență. Deoarece există o rezistență de curent semnificativă la frecvența f, căderea de tensiune în circuit la frecvența f va fi maximă. Această proprietate a buclei se numește selectivitate, este folosită în receptoarele radio pentru a izola semnalul unui anumit post de radio. Un circuit oscilant care funcționează într-un mod rezonant al curenților este una dintre componentele principale generatoare electronice.