Resonance ng boltahe

Kung ang AC circuit ay konektado sa serye inductor at kapasitor, pagkatapos sila sa kanilang sariling paraan ay nakakaapekto sa generator na nagpapakain sa circuit at ang mga koneksyon sa phase sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe.

Ang isang inductor ay nagpapakilala ng isang phase shift kung saan ang kasalukuyang lags ang boltahe sa pamamagitan ng isang-kapat ng isang panahon, habang ang isang kapasitor, sa kabaligtaran, ay gumagawa ng boltahe sa circuit lag ang kasalukuyang sa pamamagitan ng isang-kapat ng isang panahon. Kaya, ang epekto ng inductive resistance sa phase shift sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe sa isang circuit ay kabaligtaran sa epekto ng capacitive resistance.

Ito ay humahantong sa ang katunayan na ang kabuuang phase shift sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe sa circuit ay depende sa ratio ng inductive at capacitive resistance values.

Kung ang halaga ng capacitive resistance ng circuit ay mas malaki kaysa sa inductive, kung gayon ang circuit ay capacitive sa kalikasan, iyon ay, ang boltahe ay lags sa likod ng kasalukuyang nasa phase. Kung, sa kabaligtaran, ang inductive resistance ng circuit ay mas malaki kaysa sa capacitive, kung gayon ang boltahe ay humahantong sa kasalukuyang at samakatuwid ang circuit ay inductive.

Ang kabuuang reactance Xtot ng circuit na aming isinasaalang-alang ay tinutukoy sa pamamagitan ng pagdaragdag ng inductive resistance ng coil XL at ang capacitive resistance ng capacitor XC.

Ngunit dahil ang pagkilos ng mga resistensyang ito sa circuit ay kabaligtaran, kung gayon ang isa sa kanila, lalo na Xc, ay itinalaga ng isang minus sign, at ang kabuuang reactance ay tinutukoy ng formula:

Mag-apply sa circuit na ito Batas ng Ohm, nakukuha namin:

Ang formula na ito ay maaaring mabago tulad ng sumusunod:

Sa resultang equation, AzxL — ang epektibong halaga ng bahagi ng kabuuang boltahe ng circuit, na malalampasan ang inductive resistance ng circuit, at AzNSC — ang epektibong halaga ng bahagi ng kabuuang boltahe ng circuit, na kung saan ay pagtagumpayan ang capacitive resistance.

Kaya, ang kabuuang boltahe ng isang circuit na binubuo ng isang serye na koneksyon ng isang coil at isang kapasitor ay maaaring ituring na binubuo ng dalawang termino, ang mga halaga nito ay nakasalalay sa mga halaga ng inductive at capacitive resistance ng sirkito.

Naniniwala kami na ang naturang circuit ay walang aktibong pagtutol. Gayunpaman, sa mga kaso kung saan ang aktibong paglaban ng circuit ay hindi na napakaliit na hindi gaanong kababayaan, ang kabuuang pagtutol ng circuit ay tinutukoy ng sumusunod na formula:

kung saan ang R ay ang kabuuang aktibong paglaban ng circuit, XL -NSC - ang kabuuang reactance nito. Ang paglipat sa pormula ng batas ng Ohm, may karapatan kaming sumulat:

AC boltahe resonance

Ang mga inductive at capacitive resistance na konektado sa serye ay nagdudulot ng mas kaunting phase shift sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe sa isang AC circuit kaysa sa kung sila ay kasama sa circuit nang hiwalay.

Sa madaling salita, mula sa sabay-sabay na pagkilos ng dalawang reaksyong ito ng magkaibang kalikasan sa circuit, nangyayari ang kabayaran (mutual destruction) ng phase shift.

Buong kabayaran, ibig sabihin. Ang kumpletong pag-aalis ng phase shift sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe sa naturang circuit ay magaganap kapag ang inductive resistance ay katumbas ng capacitive resistance ng circuit, i.e. kapag XL = XC o, na pareho, kapag ωL = 1 / ωC.

Sa kasong ito, ang circuit ay kumikilos bilang isang purong aktibong paglaban, iyon ay, na parang wala itong coil o isang kapasitor. Ang halaga ng paglaban na ito ay natutukoy sa pamamagitan ng kabuuan ng mga aktibong paglaban ng likid at ng mga kumokonektang wire. Kung saan epektibong kasalukuyang sa circuit ang magiging pinakamalaki at tinutukoy ng formula ng batas ng Ohm I = U / Rkung saan ang Z ay pinalitan na ngayon ng R.

Kasabay nito, ang mga boltahe na kumikilos sa coil UL = AzxL at sa capacitor Uc = AzNSCC ay magiging pantay at magiging kasing laki hangga't maaari. Sa mababang aktibong resistensya ng circuit, ang mga boltahe na ito ay maaaring maraming beses na lumampas sa kabuuang boltahe U ng mga terminal ng circuit. Ang kagiliw-giliw na kababalaghan na ito ay tinatawag na boltahe resonance sa electrical engineering.

Sa fig. Ipinapakita ng 1 ang mga kurba ng mga boltahe, agos at kapangyarihan sa mga boltahe ng resonance sa circuit.

Graph ng kasalukuyang boltahe at kapangyarihan sa boltahe resonance

Dapat itong isipin na ang mga resistensya XL at C ay mga variable na nakasalalay sa dalas ng kasalukuyang at ito ay nagkakahalaga ng hindi bababa sa bahagyang pagbabago ng dalas nito, halimbawa, ang pagtaas nito bilang XL = ωL ay tataas, at XSC = = 1 Ang / ωC ay bababa at sa gayon ang boltahe na resonance sa circuit ay agad na maaabala, habang kasama ang aktibong pagtutol, ang reactance ay lilitaw sa circuit. Ang parehong mangyayari kung babaguhin mo ang halaga ng inductance o capacitance ng circuit.

Sa resonance ng boltahe, ang kapangyarihan ng kasalukuyang pinagmumulan ay gugugol lamang upang mapagtagumpayan ang aktibong paglaban ng circuit, iyon ay, upang mapainit ang mga wire.

Sa katunayan, sa isang circuit na may isang solong inductive coil, nangyayari ang mga pagbabago sa enerhiya, i.e. panaka-nakang paglilipat ng enerhiya mula sa generator sa magnetic field mga coils. Sa isang circuit na may isang kapasitor, ang parehong bagay ay nangyayari, ngunit dahil sa enerhiya ng electric field ng kapasitor. Sa isang circuit na may isang kapasitor at isang inductor sa boltahe resonance (ХL = XC) ang enerhiya, sa sandaling naka-imbak ng circuit, pana-panahong pumasa mula sa coil patungo sa kapasitor at vice versa, at tanging ang pagkonsumo ng enerhiya na kinakailangan upang mapagtagumpayan ang aktibong paglaban ng ang circuit ay bumaba sa bahagi ng pinagmumulan ng kasalukuyang. Samakatuwid, ang palitan ng enerhiya ay nagaganap sa pagitan ng kapasitor at ng likid halos walang paglahok ng generator.

Kailangan lamang masira ng isa ang isang boltahe na resonance sa pamamagitan ng halaga, kung paano ang enerhiya ng magnetic field ng coil ay nagiging hindi katumbas ng enerhiya ng electric field ng kapasitor, at sa proseso ng pagpapalitan ng enerhiya sa pagitan ng mga patlang na ito, ang labis na enerhiya ay lilitaw, na pana-panahong dadaloy mula sa pinagmulan sa circuit, pagkatapos ay i-feed ito pabalik dito sa circuit.

Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay halos kapareho sa kung ano ang nangyayari sa isang orasan. Ang pendulum ng orasan ay patuloy na makakapag-oscillate nang walang tulong ng spring (o isang bigat sa isang panlakad ng orasan) kung hindi dahil sa mga puwersa ng friction na nagpapabagal sa paggalaw nito.

Ang tagsibol, sa pamamagitan ng pagpapadala ng ilan sa mga enerhiya nito sa pendulum sa tamang sandali, ay tinutulungan itong madaig ang mga puwersa ng friction, sa gayon ay nakakamit ang pagpapatuloy ng oscillation.

Katulad nito, sa isang de-koryenteng circuit, kapag ang resonance ay nangyayari sa loob nito, ang kasalukuyang pinagmumulan ay gumugugol lamang ng enerhiya nito upang mapagtagumpayan ang aktibong paglaban ng circuit, kaya tumutulong sa proseso ng oscillatory sa loob nito.

Kaya't dumating tayo sa konklusyon na ang isang alternating current circuit, na binubuo ng isang generator at isang series-connected inductor at capacitor, sa ilalim ng ilang mga kundisyon XL = XС ay nagiging isang oscillating system... Ang circuit na ito ay pinangalanang isang oscillating circuit.

Mula sa equation XL = XС posible upang matukoy ang mga halaga ng dalas ng generator kung saan nangyayari ang phenomenon ng boltahe resonance:

Ibig sabihin capacitance at inductance ng circuit kung saan nangyayari ang boltahe resonance:

Kaya, ang pagbabago ng alinman sa tatlong dami na ito (eres, L at C), posibleng magdulot ng boltahe resonance sa circuit, iyon ay, upang gawing oscillating circuit ang circuit.

Isang halimbawa ng isang kapaki-pakinabang na aplikasyon ng boltahe resonance: Ang input circuit ng isang receiver ay inaayos ng isang variable capacitor (o variometer) sa paraang nangyayari ang boltahe resonance dito. Nakamit nito ang isang malaking pagtaas sa boltahe ng coil na kinakailangan para sa normal na operasyon ng receiver kumpara sa boltahe ng circuit na nilikha ng antenna.

Kasama ang kapaki-pakinabang na paggamit ng hindi pangkaraniwang bagay ng boltahe resonance sa electrical engineering, may mga madalas na mga kaso kung saan ang boltahe resonance ay nakakapinsala.Ang isang malaking pagtaas sa boltahe sa mga indibidwal na seksyon ng circuit (sa coil o sa kapasitor) kumpara sa boltahe ng generator ay maaaring humantong sa pagkasira ng magkahiwalay na bahagi at mga kagamitan sa pagsukat.