Резонанс в электрической цепи

Резонанс в электрической цепи

Резонанс в электрической цепи будет выражен отчетливо при малых значениях активного сопротивления R. Если активное сопротивление будет маленьким, то собственная циклическая частота колебаний в контуре будет вычисляться по следующей формуле:

ω0 = 1/√(L*C).

Сила тока вынужденных колебаний должна достигать максимального значения в момент, когда частоты вынужденных и собственных колебаний будут равны.

ω = ω0 =1/√(L*C).

Резонанс в электрическом контуре – явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний силы тока при совпадении частоты собственных колебаний контура с частотой внешнего переменного напряжения.

Момент наступления резонанса в колебательном контуре является оптимальным для поступления в контур энергии от внешнего источника. Мощность будет максимальной, когда будет отсутствовать разность фаз между силой тока и напряжением.

Резонансное значение силы тока устанавливается в цепи не сразу после включения переменного напряжения. Амплитуда будет нарастать постепенно. При резонансе амплитуда установившихся колебаний силы тока будет определяться следующим уравнением:

Im = Um/R.

Если мы устремим значение активного сопротивления к нулю, амплитуда колебаний будет неограниченно возрастать. На следующем рисунке представлена зависимость амплитуды силы тока от частоты напряжения при различных значениях активного сопротивления R.

рисунок

В данном случае: R1<R2<R3.

Помимо того, что при резонансе увеличивается сила тока в цепи, возрастают еще и напряжения на конденсаторе и катушке индуктивности. При малых значениях активного сопротивления эти напряжения во много раз превысят внешнее напряжение.

Генератор на транзисторе

Получить электромагнитные колебания очень высокой частоты, которые будут пригодны для радиосвязи, используя генератор на электростанции, не получится. Так как потребовалась очень большая скорость вращения ротора. Для получения таких колебаний используют другие устройства, например, генератор на транзисторе.

На следующем рисунке показана упрощенная схема генератора на транзисторе.

рисунок

Колебательный контур соединен последовательно с источником питания и транзистором. При этом на коллектор подается «минус», а на эмиттер – «плюс». Эмиттерный переход является прямым, а коллекторный – обратным.

Чтобы ток проходил через транзистор и в колебательном контуре возникали колебания, необходимо сообщать подавать на базу отрицательный относительно эмиттера потенциал. Причем это надо делать, когда верхняя пластина конденсатора имеет положительный заряд.

Когда же верхняя пластина имеет отрицательный заряд, ток в цепи контура должен отсутствовать. Для этого на базу подается положительный, относительно эмиттера, заряд. Такая подача напряжения будет компенсировать потери энергии в колебательном контуре. Чтобы обеспечить такую подачу напряжения, необходимо сделать в системе обратную связь.

В данном случае подключают к эмиттерному переходу катушку индуктивности, которая будет индуктивно связана с катушкой из колебательного контура. Она будет обеспечивать именно такую подачу напряжения на базу. 

Нужна помощь в учебе?