Є два випадки резонансу в коливальних контурах: резонанс напруг і резонанс струмів.
Резонанс напруг, або послідовний резонанс, спостерігається в разі, коли генератор змінної е.р.с. навантажений на з'єднані послідовно L і С контуру (рис.1 а), тобто включений всередині контуру.
Рис.1 - Схема і резонансні криві для резонансу напруг
В такому колі є активний опір r і загальне реактивне опір х, рівне
Різниця ХL. і xC береться тому, що індуктивний і ємнісний опори роблять протилежні впливу на струм. Перше викликає відставання по фазі струму від напруги, а друга, навпаки, створює відставання напруги від струму.
Для власних коливань xL і ХC рівні один одному. Якщо частота генератора дорівнює частоті контуру, то для струму, створюваного генератором, xL і ХC також однакові. Тоді загальне реактивне опір х стане рівним нулю і повний опір ланцюга для генератора одно тільки одному активному спротиву, яке в контурах має порівняно невелику величину. Завдяки цьому струм значно зростає і усувається зрушення фаз між напругою генератора і струмом.
Резонанс напруг виражається в тому, що повний опір контуру стає найменшим і рівним активного опору, а струм стає максимальним.
Умовою резонансу напруг є рівність частот генератора і контуру f = f0. або рівність індуктивного і ємнісного опорів для струму генератора:
Коли частота генератора більше частоти контуру, індуктивний опір переважає над ємнісним і контур представляє для генератора опір індуктивного характеру.
Якщо частота генератора менше частоти контуру, то ємнісний опір більше індуктивного і контур для генератора є опором ємнісного характеру. У будь-якому з цих випадків при відхиленні від резонансу повний опір контуру зростає в порівнянні а його величиною при резонансі.
На (рис.1 б) показані графіки зміни повного опору контуру z і струму I при зміні частоти генератора f.
Для розрахунку опору контуру і струму при резонансі напруг служать прості формули:
Таким чином, напруга генератора U дорівнює падінню напруги на активному опорі (r).
Великий струм в контурі при резонансі створює на індуктивному і ємнісному опорах напруги, що значно перевищують напруга генератора. Вони рівні:
Так як ХL = ХC = р, то ці напруження дорівнюють, але вони протилежні по фазі і взаємно компенсують один одного. Дійсно, напруга на котушці випереджає струм на 90 °, а напруга на конденсаторі відстає від струму на 90 °. Ясно, що між цими напругами зрушення фаз дорівнює 180 °.
Крива резонансу для струму, наведена на (рис.1 6), при невеликій зміні частоти показує також зміна напруги UL і UC (тільки в іншому масштабі). Це випливає з того, що при зміні частоти поблизу резонансу струм змінюється сильно, а опору xL і ХC - порівняно мало.
Наприклад, якщо fpeз - 1000 кГц і частота змінюється на 20 кГц, тобто на 2%, то опору xL і ХС змінюються кожне також тільки на 2%. В результаті напруги UL = IxL і UC = IxС змінюються майже точно пропорційно току.
При резонансі напруга на котушці або на конденсаторі в Q раз більше, ніж напруга генератора, U = Ir. Напруга на L або С одно UL = UC = р. Тому
Чим вище добротність контуру Q, тим більше збільшення напруги при резонансі. Підвищення напруги на котушці і на конденсаторі характерно для резонансу напруг, сама назва якого підкреслює збільшення напруги в момент резонансу.
Великі напруги на котушці і конденсаторі виходять за рахунок поступового накопичення енергії в контурі в процесі виникнення в ньому коливань. Едс генератора збуджує в контурі коливання, амплітуда яких наростає до тих пір, поки енергія, яку дають генератором, не стане дорівнює втратам енергії в активному опорі контура. Після цього в контурі відбуваються потужні коливання, що характеризуються великою величиною струму і великими напруженнями, а генератор витрачає невелику потужність тільки для компенсації втрат енергії.
Подібно до цього можна, розгойдуючи важкий маятник легкими рухами руки з частотою, рівній його власній частоті, поступово довести амплітуду коливань маятника до значної величини, у багато разів перевищує амплітуду коливань руки, що грає роль генератора.
Резонанс напруг застосовується в радіотехніці для отримання максимального струму в контурі.
Наприклад, антенний контур радіопередавача налаштовують на резонанс напруг для того, щоб струм в антені був максимальним. Тоді дальність дії передавача буде найбільшою. Вхідний контур приймача налаштовують на резонанс струмів для того, щоб отримати максимальне посилення напруги сигналів тієї радіостанції, на частоту якої налаштований контур. Напруги сигналів інших радіостанцій, частоти яких відрізняються від резонансної частоти приймального контуру, посилюються незначно.
При резонансі напруг в величину активного опору контуру входить внутрішній опір генератора. Якщо воно велике, то якість контуру може стати низьким і резонансні властивості його будуть виражені слабо. Тому для резонансу напруг генератор, який живить контур, повинен мати малий внутрішній опір.
Чи знаєте Ви, що електромагнітне та інші поля є різні типи коливань, деформацій і варіацій тиску в ефірі.
Поняття ж "фізичного вакууму" в релятивістської квантової теорії поля має на увазі, що по-перше, він не має фізичної природи, в ньому лише віртуальні частинки у яких немає фізичної системи відліку, це "фантоми", по-друге, "фізичний вакуум" - це найнижча стан поля, "нуль-точка", що суперечить реальним фактам, так як, насправді, вся енергія матерії міститься в ефірі і немає іншої енергії і іншого носія полів і речовини крім самого ефіру.
НОВИНИ ФОРУМУ
Лицарі теорії ефіру