Резонанс в електричному ланцюзі

Резонанс – явище збігу частот вимушених і власних коливань системи.

Резонанс в електричному ланцюзі
Резонанс в електричному ланцюзі буде виражений чітко при малих значеннях активного опору R. Якщо активний опір буде маленьким, то власна циклічна частота коливань в контурі буде обчислюватися за такою формулою:

?0 = 1/? (L*C).

Сила струму вимушених коливань повинна досягати максимального значення в момент, коли частоти вимушених і власних коливань будуть рівні.

? = ?0 = 1/? (L*C).

Резонанс в електричному контурі – явище різкого зростання амплітуди вимушених коливань сили струму при збігу частоти власних коливань контуру з частотою зовнішнього змінної напруги.

Момент настання резонансу в коливальному контурі є оптимальним для вступу в контур енергії від зовнішнього джерела. Потужність буде максимальною, коли буде відсутній різниця фаз між силою струму і напругою.

Резонансне значення сили струму встановлюється в ланцюзі не відразу після включення змінної напруги. Амплітуда буде наростати поступово. При резонансі амплітуда сталих коливань сили струму буде визначатися наступним рівнянням:

Im = Um/R.

Якщо ми устремим значення активного опору до нуля, амплітуда коливань буде необмежено зростати. На наступному малюнку представлена залежність амплітуди сили струму від частоти напруги при різних значеннях активного опору R.

У даному випадку: R1 < R2 < R3.

Крім того, що при резонансі збільшується сила струму в ланцюзі, зростають ще й напруги на конденсаторі і котушці індуктивності. При малих значеннях активного опору ці напруги у багато разів перевищать зовнішня напруга.

Генератор на транзисторі
Отримати електромагнітні коливання дуже високої частоти, які будуть придатні для радіозв’язку, використовуючи генератор на електростанції, не вийде. Так як знадобилася дуже велика швидкість обертання ротора. Для отримання таких коливань використовують інші пристрої, наприклад, генератор на транзисторі.

На наступному малюнку показана спрощена схема генератора на транзисторі.

Коливальний контур з’єднаний послідовно з джерелом живлення і транзистором. При цьому на колектор подається «мінус», а на емітер – «плюс». Емітерний перехід є прямим, а колекторний – зворотним.

Щоб струм проходив через транзистор і в коливальному контурі виникали коливання, необхідно повідомляти подавати на базу негативний щодо емітера потенціал. Причому це треба робити, коли верхня пластина конденсатора має позитивний заряд.

Коли ж верхня пластина має негативний заряд, струм в ланцюзі контуру повинен бути відсутній. Для цього на базу подається позитивний, щодо емітера, заряд. Така подача напруги буде компенсувати втрати енергії в коливальному контурі. Щоб забезпечити таку подачу напруги, необхідно зробити в системі зворотний зв’язок.

У даному випадку підключають до емітерного переходу котушку індуктивності, яка буде індуктивно пов’язана з котушкою з коливального контуру. Вона забезпечуватиме саме таку подачу напруги на базу.

Посилання на основну публікацію