Aktyvioji varža, induktyvumas ir talpa kintamosios srovės grandinėje. Kondensatoriaus reaktyvumas

Srovė grandinėje su kondensatoriumi gali tekėti tik pasikeitus jai taikomai įtampai, o srovė, tekanti per grandinę įkraunant ir iškraunant kondensatorių, bus tuo didesnė, tuo didesnė kondensatoriaus talpa ir tuo greičiau keičiasi EMF .
Kondensatorius įtrauktas į grandinę kintamoji srovė, įtakoja srovės, tekančios per grandinę, stiprumą, t.y., elgiasi kaip pasipriešinimas. Talpinės varžos vertė yra mažesnė, tuo didesnė talpa ir didesnis kintamosios srovės dažnis. Priešingai, kondensatoriaus varža kintamajai srovei didėja mažėjant talpai ir mažėjant dažniui.

X C = 1 / (2πƒC)

kur Xc yra kondensatoriaus reaktyvumas, f yra dažnis, C yra talpa.

Norėdami apskaičiuoti kondensatoriaus reaktyvumą, užpildykite siūlomą formą:

Reaktyvumo talpos apskaičiavimas:

Talpos skaičiavimas: C = 1 /(2πƒX C)

  • Panašūs straipsniai
  • - Betransformatoriniai maitinimo šaltiniai su gesinimo kondensatoriumi yra patogūs savo paprastumu, nedidelių matmenų ir svorio, tačiau ne visada pritaikomi dėl išėjimo grandinės galvaninio sujungimo su 220 V tinklu Be transformatorinio maitinimo į tinklą kintamoji įtampa sujungtas nuosekliai...
  • - principingas grandinės schema skaitmeninis plataus diapazono talpos matuoklis parodytas paveikslėlyje. Įrenginio veikimo principas – matuoti savaiminio generatoriaus, kurio laiko nustatymo grandinėje yra išmatuotas kondensatorius, impulso trukmę. Toliau susidaro pavyzdinio dažnio impulsų pliūpsnis...
  • - Šis straipsnis skirtas paprastam blokui su KREN tipo stabilizatoriumi. KREN yra 3 arba 4 kontaktų mikroschema, pavyzdžiui, paimama 3 kontaktų mikroschema. Norėdami stabilizuoti įtampą (teigiama), galite paimti KREN5A lustą, + 5 V. Galios dalis (žr. 1 pav.) yra maždaug tokia pati...
  • - Dėl būtinybės užtikrinti elektros stiprumą aukštos įtampos transformatorių matmenys ir svoris tampa labai dideli. Todėl aukštos įtampos mažos galios maitinimo šaltiniuose patogiau naudoti įtampos daugiklius. Įtampos daugikliai yra sukurti remiantis ištaisymo grandinėmis su talpine ...
  • - Imtuvas gali būti perstatytas 70...150 MHz diapazone nekeičiant derinimo elementų verčių. Tikrasis imtuvo jautrumas yra apie 0,3 μV, maitinimo įtampa 9 V. Pažymėtina, kad MC3362 maitinimo įtampa yra 2 ... 7 V, o MC34119 - 2 ... 12 V, todėl MC3362 maitinamas per ...

Tarkime, kad grandinės skyriuje yra talpa C, o atkarpos varžą ir induktyvumą galima nepaisyti ir pažiūrėkime kokiu dėsniu pasikeis įtampa sekcijos galuose tokiu atveju. Pažymime įtampą tarp taškų a ir b per u ir mes apsvarstysime kondensatoriaus įkrovą q ir srovės stiprumas i teigiami, jei jie atitinka 4 pav. Tada

taigi

Jeigu srovė grandinėje keičiasi pagal įstatymą

tada kondensatoriaus įkrova yra

.

Integravimo konstanta q 0 čia reiškia savavališką nuolatinį kondensatoriaus įkrovimą, nesusijusį su srovės svyravimais, todėl mes įdedame . Vadinasi,

. (2)

Palyginus (1) ir (2), matome, kad esant sinusoidinės srovės svyravimams grandinėje, pagal kosinuso dėsnį keičiasi ir kondensatoriaus įtampa. Tačiau įtampos svyravimai kondensatoriuje yra nefazės, kai srovės svyravimai p/2. Srovės ir įtampos pokyčiai laikui bėgant grafiškai parodyti 5 pav. Gautas rezultatas turi paprastą fizinę reikšmę. Kondensatoriaus įtampa bet kuriuo metu nustatoma pagal esamą kondensatoriaus įkrovą. Tačiau šį krūvį sudarė srovė, kuri anksčiau tekėjo ilgiau nei Ankstyva stadija svyravimai. Todėl įtampos svyravimai atsilieka nuo srovės svyravimų.

Formulė (2) rodo, kad įtampos amplitudė per kondensatorių yra

Palyginus šią išraišką su Omo dėsniu grandinės atkarpai su nuolatine srove (), matome, kad vertė

atlieka grandinės varžos skyriaus vaidmenį, ji vadinama talpa. Talpa priklauso nuo dažnio w, o esant dideliems dažniams, net mažos talpos gali turėti labai mažą atsparumą kintamajai srovei. Svarbu pažymėti, kad talpa lemia ryšį tarp amplitudės, o ne momentinių srovės ir įtampos verčių.

Momentinė kintamoji galia

kinta laikui bėgant pagal sinusoidinį dėsnį su dvigubu dažniu. Per laiką nuo 0 iki T/4 galia yra teigiama, o kitame laikotarpio ketvirtyje srovė ir įtampa turi priešingus ženklus ir galia tampa neigiama. Kadangi dydžio svyravimo laikotarpio vidutinė vertė yra lygi nuliui, tada vidutinė galia kintamoji srovė ant kondensatoriaus.

Kondensatoriai, kaip ir rezistoriai, yra vieni iš daugybės radijo inžinerijos prietaisų elementų. Pagrindinė kondensatorių savybė yra gebėjimas kaupti elektros krūvį . Pagrindinis kondensatoriaus parametras yra jo talpa .

Kondensatoriaus talpa bus didesnė daugiau ploto jo plokštės ir plonesnis dielektrinis sluoksnis tarp jų. Pagrindinis elektrinės talpos vienetas yra faradas (sutrumpintai F), pavadintas anglų fiziko M. Faradėjaus vardu. Tačiau 1 F yra labai didelė talpa. Pavyzdžiui, Žemės rutulio talpa yra mažesnė nei 1 F. Elektros ir radijo inžinerijoje jie naudoja talpos vienetą, lygų milijoninei farado daliai, kuris vadinamas mikrofaradas (sutrumpintai kaip mikrofaradas) .

Kondensatoriaus talpa kintamajai srovei priklauso nuo jo talpos ir srovės dažnio: kuo didesnė kondensatoriaus talpa ir srovės dažnis, tuo mažesnė jo talpa.

Keraminiai kondensatoriai turi palyginti mažą talpą – iki kelių tūkstančių pikofaradų. Jie dedami į grandines, kuriose teka srovė. aukštas dažnis(antenos grandinė, virpesių grandinė), ryšiui tarp jų.



Paprasčiausias kondensatorius susideda iš dviejų laidininkų elektros srovė, pavyzdžiui: - dvi metalinės plokštės, vadinamos kondensatorių plokštėmis, atskirtos dielektriku, pavyzdžiui: - oras arba popierius. Kuo didesnis kondensatoriaus plokščių plotas ir kuo arčiau jos yra viena nuo kitos, tuo didesnė šio įrenginio elektrinė talpa. Jei prie kondensatoriaus plokščių prijungtas šaltinis nuolatinė srovė, tada susidariusioje grandinėje atsiras trumpalaikė srovė ir kondensatorius bus įkraunamas iki įtampos, lygios srovės šaltinio įtampai. Galite paklausti: kodėl grandinėje, kurioje yra dielektrikas, atsiranda srovė? Kai prie kondensatoriaus prijungiame srovės šaltinį, elektronai susidariusios grandinės laiduose pradeda judėti link teigiamo srovės šaltinio poliaus, sudarydami trumpalaikį elektronų srautą visoje grandinėje. Dėl to kondensatoriaus plokštėje, kuri yra prijungta prie teigiamo srovės šaltinio poliaus, išeikvojami laisvieji elektronai ir ji yra teigiamai įkrauta, o kita plokštė yra prisodrinta laisvųjų elektronų ir todėl įkraunama neigiamai. Kai tik kondensatorius bus įkrautas, trumpalaikė srovė grandinėje, vadinama kondensatoriaus įkrovimo srove, nutrūks.

Jei srovės šaltinis yra atjungtas nuo kondensatoriaus, kondensatorius bus įkrautas. Elektronų perteklius iš vienos plokštelės į kitą neleidžia pernešti dielektriku. Tarp kondensatoriaus plokščių ir jo sukauptos srovės nebus Elektros energija bus sutelktas dielektriko elektriniame lauke. Bet kai tik įkrauto kondensatoriaus plokštes sujungs koks nors laidininkas, neigiamai įkrautos plokštės „papildomi“ elektronai pereis per šį laidininką į kitą plokštę, kur jų trūksta, ir kondensatorius išsikraus. Tokiu atveju susidariusioje grandinėje taip pat atsiranda trumpalaikė srovė, vadinama kondensatoriaus iškrovos srove. Jei kondensatoriaus talpa yra didelė ir jis įkraunamas iki didelės įtampos, jo iškrovimo momentą lydi reikšminga kibirkštis ir traškėjimas. Radijo imtuvo virpesių grandinėje panaudojama kondensatoriaus savybė kaupti elektros krūvius ir iškrauti per prie jo prijungtus laidininkus.

Kondensatorius(iš lat. kondensatas- „plombuoti“, „sustorinti“ - dviejų gnybtų tinklas, turintis tam tikrą talpos vertę ir mažą laidumą; įkrovimo ir energijos kaupimo įrenginys elektrinis laukas. Kondensatorius yra pasyvus elektroninis komponentas. Paprasčiausia konstrukcija susideda iš dviejų plokštelės formos elektrodų (vadinamų apmušalai), atskirtas dielektriku, kurio storis mažas, lyginant su plokščių matmenimis (žr. pav.). Praktiškai naudojami kondensatoriai turi daug dielektrinių sluoksnių ir daugiasluoksnių elektrodų arba kintamo dielektriko ir elektrodų juostelių, susuktų į cilindrą arba gretasienį su užapvalintais keturiais kraštais (dėl apvijos). Kondensatorius nuolatinės srovės grandinėje gali vesti srovę tuo momentu, kai yra prijungtas prie grandinės (kondensatorius įkraunamas arba įkraunamas), pereinamojo proceso pabaigoje srovė neteka per kondensatorių, nes jo plokštės yra atskirtos dielektriku. Kintamosios srovės grandinėje jis atlieka kintamos srovės svyravimus cikliškai įkraudamas kondensatorių, užsidarydamas vadinamąja poslinkio srove.

Sudėtingų amplitudžių metodo požiūriu kondensatorius turi sudėtingą varžą

,

Kur j - įsivaizduojamas vienetas, ω - ciklinis dažnis ( rad/s) tekanti sinusinė srovė, f - dažnis į Hz, C - kondensatoriaus talpa ( faradas). Taip pat išplaukia, kad kondensatoriaus reaktyvumas yra: DC atveju dažnis yra lygus nuliui, todėl kondensatoriaus reaktyvumas yra begalinis (idealiu atveju).

Kondensatoriaus rezonansinis dažnis yra

At f > f p Kondensatorius kintamosios srovės grandinėje elgiasi kaip induktorius. Todėl patartina kondensatorių naudoti tik esant dažniams f< f p kur jo varža yra talpinė. Paprastai maksimalus kondensatoriaus veikimo dažnis yra apie 2-3 kartus mažesnis nei rezonansinio.

Kondensatorius gali kaupti elektros energiją. Įkrauto kondensatoriaus energija:

kur U - įtampa (potencialų skirtumas), iki kurios įkraunamas kondensatorius.

Aktyvioji varža, induktyvumas ir talpa kintamosios srovės grandinėje.

Srovės stiprumo, įtampos ir el. d.s. kintamosios srovės grandinėje vyksta tuo pačiu dažniu, tačiau šių pokyčių fazės paprastai skiriasi. Todėl, jei pradinė srovės stiprumo fazė sąlyginai laikoma nuliu, tada pradinė įtampos fazė turės tam tikrą reikšmę φ. Esant šiai sąlygai, momentinės srovės ir įtampos vertės bus išreiškiamos šiomis formulėmis:

i = Im sinωt

u = Um sin(ωt + φ)

a) Aktyvioji varža kintamosios srovės grandinėje. Grandinės varža, sukelianti nepataisomus elektros energijos nuostolius dėl šiluminio srovės poveikio, vadinamas aktyviu . Ši žemo dažnio srovės varža gali būti laikoma lygi varžai R tas pats nuolatinės srovės laidininkas.

Kintamosios srovės grandinėje, kuri turi tik aktyviąją varžą, pavyzdžiui, kaitrinėse lempose, šildytuvuose ir pan., fazės poslinkis tarp įtampos ir srovės yra lygus nuliui, t.y. φ \u003d 0. Tai reiškia, kad srovė ir įtampa tokiose grandinėse pasikeičia tose pačiose fazėse, o elektros energija visiškai išleidžiama šiluminiam srovės poveikiui.

Darome prielaidą, kad įtampa grandinės gnybtuose keičiasi pagal harmonikų dėsnį: ir = U t cos ωt.

Kaip ir nuolatinės srovės atveju, momentinė srovės vertė yra tiesiogiai proporcinga momentinei įtampos vertei. Todėl norint rasti momentinę srovės stiprumo vertę, galima taikyti Ohmo dėsnį:

fazėje su įtampos svyravimais.

b) Induktorius kintamosios srovės grandinėje. Ritės su induktyvumu įtraukimas į kintamosios srovės grandinę L pasireiškia kaip grandinės varžos padidėjimas. Tai paaiškinama tuo, kad esant kintamajai srovei ritėje, e veikia visą laiką. d.s. savaiminis induktyvumas, susilpninantis srovę. Atsparumas X L , kuri atsiranda dėl saviindukcijos reiškinio, vadinama indukcine reaktyvumu. Kadangi e. d.s. saviindukcija yra didesnė, tuo didesnė grandinės induktyvumas ir kuo greičiau keičiasi srovė, tada indukcinė varža yra tiesiogiai proporcinga grandinės induktyvumui L ir apskritas kintamosios srovės dažnis ω: XL = ωL .

Nustatykime srovės stiprumą grandinėje, kurioje yra ritė, kurios aktyviosios varžos galima nepaisyti. Norėdami tai padaryti, pirmiausia randame ryšį tarp ritės įtampos ir joje esančios saviindukcijos EML. Jei ritės varža lygi nuliui, tai elektros lauko stipris laidininko viduje bet kuriuo metu turi būti lygus nuliui. Priešingu atveju srovės stipris pagal Ohmo dėsnį būtų be galo didelis.

Lauko stiprumo lygybė nuliui įmanoma dėl sūkurio elektrinio lauko stiprumo E i, generuoja kintamieji magnetinis laukas, kiekviename taške yra lygi absoliučia verte ir priešinga kryptimi Kulono lauko intensyvumui E k, kurį laidininke sukuria šaltinio gnybtuose ir grandinės laiduose esantys krūviai.

Iš lygybės E i \u003d -E į seka tuo specifinis sūkurio lauko darbas(ty saviindukcijos emf e i) yra lygus absoliučia verte ir priešingas ženklu konkrečiam Kulono lauko darbui. Atsižvelgiant į tai, kad konkretus Kulono lauko darbas yra lygus įtampai ritės galuose, galime parašyti: e i = -i.

Kai srovės stiprumas keičiasi pagal harmonikų dėsnį i = sin сosωt, saviindukcijos EMF yra lygi: e i = -Li"= -LωI m cos ωt. Nes e i = -i, tada įtampa ritės galuose lygi

ir= LωI m cos ωt = LωI m sin (ωt + π/2) = U m sin (ωt + π/2)

kur U m = LωI m - įtampos amplitudė.

Vadinasi, įtampos svyravimai ant ritės yra į priekį lyginant su srovės svyravimais π/2 arba, lygiaverčiai, srovės svyravimai nėra fazės, kai įjungti įtampos svyravimaiπ/2.

Jei įvesime pavadinimą XL = ωL, tada gauname . vertė X L, lygi ciklinio dažnio ir induktyvumo sandaugai, vadinama indukcine reaktyvia varža. Pagal formulę , srovės vertė yra susijusi su įtampos verte ir indukcine reaktyvine varža ryšiu, panašiu į Omo dėsnį nuolatinės srovės grandinėje.

Indukcinė varža priklauso nuo dažnio ω. Nuolatinė srovė paprastai "nepastebi" ritės induktyvumo. Kai ω = 0, indukcinė varža lygi nuliui. Kuo greičiau kinta įtampa, tuo didesnė saviindukcijos EML ir mažesnė srovės stiprumo amplitudė. Reikėtų pažymėti, kad įtampa per indukcinę varžą nukreipia srovę į fazę.

c) Kondensatorius kintamosios srovės grandinėje. Nuolatinė srovė nepraeina per kondensatorių, nes tarp jo plokščių yra dielektrikas. Jei kondensatorius prijungtas prie nuolatinės srovės grandinės, tada, kai kondensatorius bus įkrautas, srovė grandinėje sustos.

Tegul kondensatorius yra prijungtas prie kintamosios srovės grandinės. Kondensatoriaus įkrovimas (q = CU) kintant įtampai ji kinta nuolat, todėl grandinėje teka kintamoji srovė. Kuo didesnis srovės stiprumas, tuo didesnė kondensatoriaus talpa ir kuo dažniau jis įkraunamas, t.y., tuo didesnis kintamosios srovės dažnis.

Atsparumas, atsirandantis dėl elektrinės talpos kintamosios srovės grandinėje, vadinamas talpa X s. Jis yra atvirkščiai proporcingas talpai NUO ir apskrito dažnio ω: X c =1/ωС.

Nustatykime, kaip srovės stipris kinta laikui bėgant grandinėje, kurioje yra tik kondensatorius, jei galima nepaisyti laidų ir kondensatoriaus plokščių varžos.

Kondensatoriaus įtampa u = q/C lygi įtampai grandinės galuose u = U m cosωt.

Taigi q/C = Hm kainavo. Kondensatoriaus įkrova keičiasi pagal harmonikų dėsnį:

q = CUm cosωt.

Srovės stiprumas, kuris yra krūvio išvestinė laiko atžvilgiu, yra lygi:

i \u003d q "\u003d -U m Cω sin ωt \u003d U m ωC cos (ωt + π / 2).

Vadinasi, srovės stiprumo svyravimai yra į priekį kondensatoriaus įtampos svyravimų fazėjeπ/2.

vertė X s, atvirkščiai ciklinio dažnio sandaugai ωС elektros talpa kondensatorius vadinamas talpa. Šio kiekio vaidmuo yra panašus į aktyvaus pasipriešinimo vaidmenį R pagal Ohmo dėsnį. Srovės vertė yra susijusi su kondensatoriaus įtampos verte taip pat, kaip srovė ir įtampa yra susijusios pagal Omo dėsnį nuolatinės srovės grandinės atkarpai. Tai leidžia mums įvertinti vertę X s kaip kondensatoriaus varža kintamajai srovei (talpa).

Kuo didesnė kondensatoriaus talpa, tuo didesnė įkrovimo srovė. Tai lengva nustatyti padidinus lempos kaitinimą, padidėjus kondensatoriaus talpai. Nors kondensatoriaus nuolatinės srovės varža yra begalinė, jo kintamosios srovės varža yra baigtinė. X s. Didėjant pajėgumui, jis mažėja. Jis taip pat mažėja didėjant dažniui ω.

Apibendrinant pažymime, kad per ketvirtį laikotarpio, kai kondensatorius įkraunamas iki maksimalios įtampos, energija patenka į grandinę ir kaupiama kondensatoriuje elektrinio lauko energijos pavidalu. Kitą laikotarpio ketvirtį, kai kondensatorius išsikrauna, ši energija grąžinama į tinklą.

Iš formulių palyginimo XL = ωL ir X c \u003d 1 / ωС matyti, kad induktoriai. reiškia labai didelę varžą aukšto dažnio srovei ir mažą žemo dažnio srovei, o kondensatoriai yra atvirkščiai. indukcinis X L ir talpinis X C pasipriešinimas vadinamas reaktyviuoju.

d) Omo dėsnis už elektros grandinė kintamoji srovė.

Dabar panagrinėkime bendresnį elektros grandinės atvejį, kai aktyviosios varžos laidininkas yra sujungtas nuosekliai R ir mažo induktyvumo, ritė su dideliu induktyvumu L ir maža aktyvioji varža bei kondensatorius su talpa NUO

Mes tai matėme atskirai įtraukus į aktyviosios varžos grandinę R, kondensatorius NUO arba ritės su induktyvumu L srovės stiprumo amplitudė atitinkamai nustatoma pagal formules:

; ; I m = U m ωC.

Aktyviosios varžos, induktoriaus ir kondensatoriaus įtampų amplitudės yra susijusios su srovės stiprumo amplitude taip: Um = ImR; U m = I m ωL;

Nuolatinės srovės grandinėse įtampa grandinės galuose yra lygi atskirų nuosekliai sujungtų grandinės sekcijų įtampų sumai. Tačiau jei išmatuosite gautą grandinės įtampą ir atskirų grandinės elementų įtampą, paaiškės, kad grandinės įtampa (efektyvioji vertė) nėra lygi atskirų elementų įtampų sumai. Kodėl taip yra? Faktas yra tas, kad harmoninės įtampos svyravimai skirtingose ​​grandinės dalyse yra faziniai poslinkiai vienas kito atžvilgiu.

Iš tiesų, srovė bet kuriuo metu yra vienoda visose grandinės dalyse. Tai reiškia, kad srovių, tekančių per sekcijas su talpine, indukcine ir aktyvia varža, amplitudės ir fazės yra vienodos. Tačiau tik ant aktyviosios varžos įtampos ir srovės svyravimai sutampa fazėje. Kondensatoriuje įtampos svyravimai atsilieka nuo srovės svyravimų π/2, o ant induktoriaus įtampos svyravimai lemia srovės svyravimus π/2. Jei atsižvelgsime į fazės poslinkį tarp pridėtų įtampų, paaiškės, kad


Norėdami gauti šią lygybę, turite turėti galimybę pridėti įtampos svyravimus, kurie yra faziškai pasislinkę vienas kito atžvilgiu. Lengviausias būdas pridėti kelis harmoninius virpesius yra naudoti vektorines diagramas. Metodo idėja paremta dviem gana paprastomis nuostatomis.

Pirma, vektoriaus, kurio modulis x m, besisukantis su konstanta, projekcija kampinis greitis atlieka harmoninius virpesius: x = x m kainavo

Antra, sudėjus du vektorius, viso vektoriaus projekcija lygi pridėtinių vektorių projekcijų sumai.

Paveikslėlyje parodyta grandinės elektrinių virpesių vektorinė diagrama leis mums gauti ryšį tarp srovės amplitudės šioje grandinėje ir įtampos amplitudės. Kadangi srovės stiprumas yra vienodas visose grandinės dalyse, patogu pradėti kurti vektorinę diagramą su srovės stiprumo vektoriumi . Šis vektorius bus pavaizduotas kaip horizontali rodyklė. Įtampa per varžą yra fazėje su srove. Todėl vektorius UmR, kryptis turi sutapti su vektoriumi . Jo modulis yra UmR = ImR

Indukcinės reaktyvinės varžos įtampos svyravimai yra didesni už srovės svyravimus π/2, o atitinkamas vektorius Um L turi būti pasuktas apie vektorių ant π/2. Jo modulis yra U m L = I m ωL. Jei manome, kad teigiamas fazės poslinkis atitinka vektoriaus sukimąsi prieš laikrodžio rodyklę, tada vektorius Um L turėtų pasukti į kairę. (Žinoma, galite elgtis priešingai.)

Jo modulis yra UmC =I m /ωC. Norėdami rasti visos įtampos vektorių U m pridėkite tris vektorius: 1) U mR 2) U m L 3) U mC

Pirma, patogiau pridėti du vektorius: U m L ir U m C

Šios sumos modulis yra , jei ωL > 1/ωС. Tai yra atvejis, parodytas paveikslėlyje. Po to pridedant vektorių ( U m L + U m C) su vektoriumi UmR gauti vektorių U m, vaizduojantis įtampos svyravimus tinkle. Pagal Pitagoro teoremą:



Iš paskutinės lygybės galite lengvai rasti srovės amplitudę grandinėje:


Taigi, dėl fazių poslinkio tarp įtampų skirtingose ​​grandinės dalyse, varža Z paveikslėlyje parodyta grandinė išreiškiama taip:


Iš srovės ir įtampos amplitudės galite pereiti prie šių dydžių efektyvių verčių:


Tai yra Omo dėsnis kintamajai srovei grandinėje, parodytoje 43 paveiksle. Momentinė srovės stiprio vertė laikui bėgant harmoningai kinta:

i = I m cos (ωt+ φ),čia φ – fazių skirtumas tarp srovės ir įtampos tinkle. Tai priklauso nuo dažnio ω ir grandinės parametrų R, L, C.

e) Rezonansas elektros grandinėje. Tyrinėdami priverstinius mechaninius virpesius, susipažinome su svarbiu reiškiniu - rezonansas. Rezonansas stebimas, kai sistemos natūralus virpesių dažnis sutampa su išorinės jėgos dažniu. Esant mažai trintis, staigiai padidėja pastovių priverstinių svyravimų amplitudė. Mechaninių ir elektromagnetinių virpesių dėsnių sutapimas iš karto leidžia daryti išvadą, kad elektros grandinėje galimas rezonansas, jei ši grandinė yra virpesių grandinė su tam tikru natūraliu virpesių dažniu.

Srovės amplitudė priverstinių grandinės virpesių, atsirandančių veikiant išorinei harmoningai besikeičiančiai įtampai, metu nustatoma pagal formulę:


Esant fiksuotai įtampai ir nurodytoms R, L ir C reikšmėms , srovės stipris pasiekia maksimumą esant dažniui ω, kuris tenkina ryšį


Ši amplitudė ypač didelė mažiems R. Iš šios lygties galite nustatyti kintamosios srovės ciklinio dažnio vertę, kai srovės stipris yra didžiausias:


Šis dažnis sutampa su laisvųjų virpesių dažniu grandinėje su maža aktyvia varža.

Staigus priverstinių srovės virpesių amplitudės padidėjimas virpesių grandinėje su maža aktyviąja varža atsiranda, kai išorinės kintamosios įtampos dažnis sutampa su svyravimo grandinės natūraliu dažniu. Tai rezonanso reiškinys elektros virpesių grandinėje.

Kartu su rezonanso srovės stiprumo padidėjimu kondensatoriaus ir induktoriaus įtampa smarkiai pakyla. Šios įtampos tampa vienodos ir yra daug kartų didesnės už išorinę įtampą.

tikrai,

U m, C, res =

U m, L, supjaustyti =

Išorinė įtampa yra susieta su rezonansine srove taip:

U m = . Jeigu tada U m , C ,res = U m , L ,res >> U m

Esant rezonansui, fazės poslinkis tarp srovės ir įtampos tampa lygus nuliui.

Iš tiesų, įtampos svyravimai ant induktoriaus ir kondensatoriaus visada vyksta priešfazėje. Šių įtampų rezonansinės amplitudės yra vienodos. Dėl to ritės ir kondensatoriaus įtampa visiškai kompensuojama vienas kitą, o įtampos kritimas atsiranda tik per aktyviąją varžą.

Fazinio poslinkio tarp įtampos ir srovės rezonanso lygybė nuliui suteikia optimalias sąlygas energijos tiekimui iš kintamosios įtampos šaltinio į grandinę. Čia yra visiška analogija su mechaniniais virpesiais: esant rezonansui, išorinė jėga (analogiška grandinės įtampai) yra fazėje su greičiu (analogiška srovės stiprumui).