- •33. Основные типы полупроводниковых диодов.
- •32. Применение полупроводниковых диодов для выпрямления переменного тока.
- •30. Электронно-дырочный переход при обратном напряжении
- •29. Электронно-дырочный переход при прямом напряжении.
- •28. Электронно-дырочный переход при отсутствии внешнего напряжения
- •27. Диффузия носителей заряда в полупроводниках
- •26. Примесная электропроводность полупроводников.
- •25. Собственная электронная и дырочная электропроводимости
- •20. Мощность в цепи переменного тока. Активная мощность (p) Единица измерения — ватт (w, Вт).
- •Реактивная мощность (q)
- •Полная мощность (s). Единица полной электрической мощности — вольт-ампер (V*a, в*а)
- •19. Резонанс токов в электрических цепях.
- •18. Резонанс напряжений в электрических цепях.
- •17. Цепь переменного тока с параллельным соединением активного, индуктивного и емкостного сопротивлений
- •16. Цепь переменного тока с последовательным соединением активного, индуктивного и емкостного сопротивлений
- •15.Цепь переменного тока с конденсатором.
- •14. Цепи переменного тока с резистивными и ндуктивными эл.
- •13. Выражение физических величин комплексными числами.
- •12. Действующее и среднее значение силы переменного тока.
- •11. Цепи переменного тока.
- •1 Основные понятия, определения и законы
- •2 Схемы электрических цепей их элементы и изображение
- •3 Исследование электрических цепей с использованием законов Кирхгофа
- •4 Расчет методом контурных токов
- •5 Расчет методом наложения
- •7 Метод узловых напряжений
- •8 Расчет методом эквивалентного генератора
19. Резонанс токов в электрических цепях.
Резонанс токов — резонанс, происходящий в параллельном колебательном контуре при его подключении к источнику напряжения, частота которого совпадает с собственной частотой контура.
Описание явления
Пусть имеется колебательный контур с частотой собственных колебаний a, и пусть он подключен к генератору переменного тока такой же частоты f.
В момент подключения конденсатор заряжается от источника. После чего он начинает разряжаться на катушку, причем разряжается с такой же скоростью, с какой убывает напряжение на генераторе. Через некоторое время энергия конденсатора полностью переходит в энергию магнитного поля катушки. Напряжение на клеммах генератора в этот момент равно нулю.
Далее магнитное поле катушки начинает убывать, так как не может существовать стационарно — на выводах катушки появляется ЭДС индукции, которое начинает перезаряжать конденсатор. В цепи колебательного контура течет ток, только уже противоположно току заряда, так как витки пересекаются полем в обратном направлении. Обкладки конденсатора перезаряжаются зарядами, противоположными первоначальным. Одновременно растет напряжение на генераторе, причем с той же скоростью, с какой катушка заряжает конденсатор. Но ток от генератора не может течь через колебательный контур — как только на клеммах генератора появляется напряжение, точно такое же напряжение появляется на выводах конденсатора вследствие перезаряда его катушкой. Напряжения конденсатора и генератора друг друга компенсируют.
Далее энергия магнитного поля катушки полностью переходит в энергию электрического поля конденсатора. Напряжение генератора в этот момент достигает максимума. Далее конденсатор разряжается на катушку, цикл повторяется в обратном направлении. В результате, в колебательном контуре циркулируют весьма большие токи, но за его пределы не выходят — выходить им мешает точно такое же, только противоположно направленное напряжение на генераторе. Большой ток от генератора течет через контур только короткое время после включения, когда заряжается конденсатор. Далее генератор работает почти вхолостую — как только на его клеммах появляется напряжение, точно такое же противоположно направленное напряжение появляется на конденсаторе и не пропускает ток от внешнего источника через контур.
Вышесказанное справедливо для контура с очень хорошей добротностью (низкими потерями энергии за цикл).
Ситуация изменится, если отбирать от контура во время его работы некоторую мощность. Тогда за цикл часть энергии контура будет теряться и конденсатор будет перезаряжаться контурной катушкой до меньшего напряжения, чем напряжение внешнего генератора. В этом случае генератор будет дозаряжать конденсатор, компенсируя таким образом потери за цикл. Через контур потечет переменный ток, который, однако, может быть меньше того, что циркулирует в самом контуре.
Замечания
Колебательный контур, работающий в режиме резонанса токов, не является усилителем мощности.
Большие токи, циркулирующие в контуре, возникают за счет мощного импульса тока от генератора в момент включения, когда заряжается конденсатор. При значительном отборе мощности от контура эти токи «расходуются», и генератору вновь приходится отдавать значительный ток подзарядки.
Если генератор слабый, большой ток подзарядки может сжечь его. Выйти из положения можно, постепенно повышая напряжение на клеммах генератора, «раскачивая» контур.
Колебательный контур с низкой добротностью слишком хорошо "накачивается" энергией (образует короткое замыкание по катушке), что может привести к выходу из строя задающего генератора. Для повышения добротности колебательного контура нужно по возможности увеличить L и уменьшить C.
Если увеличить L с помощью увеличения витков катушки или увеличения длины провода не представляется возможным, используют ферромагнитные сердечники или ферромагнитные вставки в катушку; катушка обклеивается пластинками из ферромагнитного материала и т п.
Применение
Высокодобротный колебательный контур оказывает току определенной частоты f значительное сопротивление. Вследствие чего явление резонанса токов используется в полосовых фильтрах как электрическая «пробка», задерживающая определенную частоту.
Так как току с частотой f оказывается значительное сопротивление, то и падение напряжения на контуре при частоте f будет максимальным. Это свойство контура получило название избирательность, оно используется врадиоприемниках для выделения сигнала конкретной радиостанции.
Колебательный контур, работающий в режиме резонанса токов, является одним из основных узлов электронных генераторов.