Резонансы напряжений и токов. Мощность цепи однофазного переменного тока

Резонансы напряжений и токов. Мощность цепи однофазного переменного тока План Резонанс напряжений Резонанс токов Мощность цепи однофазного переменного тока Резонанс напряжений Резонансом вообще называется совпадение частоты вынужденных колебаний, сообщаемых из вне системе или телу, с частотой свободных колебаний - собственных колебаний этой системы или тела. Цепь, содержащая индуктивность и емкость представляет собой колебательный контур. Рассмотрим процесс возникновения свободных колебаний в контуре при отсутствии потерь. Поставим ключ в положение 1. При этом емкость С заряжается от источника, запасая энергию CU2. Затем переключим ключ в положение 2. Емкость начинает разряжаться на индуктивность, и в цепи возникает постепенно увеличивающийся ток i. При этом возрастанию тока препятствует Э.Д.С. самоиндукции e, а по мере нарастания тока в магнитном поле индуктивности накапливается энергия . Когда емкость полностью разряжается - энергия ее электрического поля исчерпана, тогда ток в цепи не прекращается, т.к. Э.Д.С. самоиндукции противодействует уменьшению тока. Теперь за счет энергии магнитного поля ток поддерживается в том же направлении, заряжая емкость в обратном направлении. Эта перезарядка продолжается до тех пор, пока напряжение на обкладках конденсатора не достигнет величины Um, но полярность заряда изменилась. Вся энергия магнитного поля перешла в энергию электрического поля. После этого начинается разряд конденсатора и процесс снова повторится. Так как в рассматриваемом контуре нет потерь, этот процесс будет колебательным незатухающим. Определим частоту этого процесса: Из закона сохранения энергии можно написать: . Напряжение на конденсаторе Um=Im (процесс синусоидальный). Следовательно: 1=2Lc, откуда 0= или fгу=; TОСЕК=2 Мы рассмотрели процесс возникновения колебаний в идеальном контуре. Но в реальном контуре, обладающем активными потерями, процесс свободных колебаний будет затухающим. Для поддержания колебательного процесса необходимо к контуру подключить источник переменного тока. При соединении колебательного контура с источником переменного тока явление резонанса возникает, когда w - угловая частота источника - равна w0 - угловой частоте контура. Если источник соединен последовательно с элементами колебательного контура, то возникает резонанс напряжений, а если источник присоединен параллельно этим элементом, то возможен резонанс токов. Допустим, что имеется возможность изменять емкость в цепи. Тогда при этом будет изменяться емкостное сопротивление, а следовательно и реактивное сопротивление x=L-. При определенном значении c, получим равенство реактивных сопротивлений, т.е. wL= или x=L- . В этом случае z= и ток в цепи I=, т.е. ток достигает своего наибольшего значения, ограничиваемого лишь активным сопротивлением цепи. В этом случае ток совпадает по фазе с напряжением . Этот случай носит название резонанса напряжений. Вследствие равенства индуктивного и емкостного сопротивлений равны и соответствующие им UL и UC, а т.к. фазы их противоположны, то они в любой ...