Что такое электрический резонанс

Резонанс переменного электрического тока

Отличное знание физики и теории этой науки имеет прямое отношение к управлению домашним хозяйством, ремонту, строительству и машиностроению. Приглашаем рассмотреть понятие резонанса токов и напряжений в последовательном контуре RLC, также каково основное условие его формирования, а также способы его расчета.

Что такое резонанс?

Электрический резонанс в электрической цепи может быть обнаружен при определенной резонансной частоте, когда определенные части сопротивлений или проводимостей элементов схемы компенсируют друг друга. In some circuits, this happens when the impedance between the input and output of the circuit is almost zero, and the signal transfer function is close to unity. The quality factor of this circuit is very important.

Connection of two branches in resonance

Signs of resonance:

In other words, resonance in an AC circuit refers to a specific frequency and is determined by the values of resistance, capacitance, and inductance. There are two types of current resonance:

For series resonance, the condition is simple and characterized by the minimum resistance and zero phase. It is used in reactive circuits and also by branch circuits. Parallel resonance, or the concept of an RLC circuit, occurs when inductive and capacitive data have equal magnitudes but cancel each other out because they are 180 degrees out of phase. This connection should be constantly equal to the specified value. It has been more widely used in practice. The sharp minimum impedance characteristic to it is useful for many electrical household appliances. The sharpness of the minimum depends on the resistance magnitude.

The RLC circuit (or circuit) is an electrical circuit that consists of a resistor, inductor, and capacitor connected in series or in parallel. The parallel resonant circuit RLC gets its name from the abbreviations of physical quantities, which represent resistance, inductance, and capacitance, respectively. The circuit forms a harmonic oscillator for current. any oscillation induced in the circuit current decays over time if the motion of the directed particles ceases due to the source. This resistor effect is called decay. The presence of resistance also lowers the peak resonance frequency. Some resistance is inevitable in real-world circuits, even if the resistor is not included in the circuit.

Применение

Почти вся силовая электротехника использует именно такую систему, также существует использование схемы для настройки работы различных устройств. Так, схема используется для настройки телевизоров, генераторов, сварочных аппаратов, радиоприемников. С ее помощью можно настроить антенны для телевещания на узкий диапазон частот. Схема RLC в качестве фильтра может использоваться для датчиков, распределяющих частоты нижних или верхних значений.

Использование резонанса также применяется в эстетической медицине, например, при микротоковой терапии и биорезонансной диагностике.

Принцип резонанса токов

Мы можем создать свою собственную резонансную или колебательную схему для питания конденсатора, вот такая диаграмма:

Пример схемы для питания конденсатора

У нас есть переключатель, который управляет направлением колебаний.

Схема: переключатель в резонансной схеме

Конденсатор сохраняет весь ток в момент времени, когда время = 0. Амплитуды колебаний в цепи могут измеряться с помощью амперметров.

Схема: ток в резонансной схеме равен нулю

Направленные частицы перемещаются в правильном направлении. Катушка индуктивности поглощает ток от конденсатора.

Когда полярность схемы возвращается к исходному состоянию, ток снова выводится в тепловой аппарат.

Теперь направленная энергия снова возвращается в конденсатор, и процесс повторяется снова и снова.

В реальных смешанных схемах всегда присутствует некоторое сопротивление, которое приводит к постепенному снижению амплитуды направленных частиц с каждым циклом. После нескольких переключений полярности, ток падает до 0. Этот процесс называется затухающим синусоидальным волновым сигналом. Скорость этого процесса зависит от сопротивления в схеме. Однако, сопротивление не меняет частоту синусоидальной волны. Если сопротивление слишком велико, ток не будет колебаться вообще.

Обозначение переменного тока означает, что энергия между источником питания и потребителем колеблется с определенной частотой. Увеличение сопротивления приводит к уменьшению максимального значения тока, но не изменяет резонансную частоту. Могут возникнуть также вихревые процессы, вызывающие перебои в сети.

Расчет резонансного контура

Важно отметить, что это явление требует внимательного расчета, особенно, когда используется параллельное подключение. Для предотвращения помех в технике необходимо использовать различные формулы. Они будут полезны в решении задачи из физики в соответствующем разделе.

Очень важно знать значения мощности в цепи. Средняя мощность, потребляемая в резонансном контуре, может быть выражена через среднеквадратичное напряжение и ток следующим образом:

R _ср= I 2 _конт * R = (V 2 _конт / Z 2 ) * R.

Одновременно стоит отметить, что коэффициент мощности в резонансе равен единице, то есть cos φ = 1

Формула резонанса выглядит следующим образом:

Ноль импеданса в резонансе определяется с помощью такой формулы:

Резонансная частота колебаний может быть приближена следующим образом:

Как правило, схема не будет колебаться, если сопротивление (R) не низкое достаточное, чтобы удовлетворять следующим условиям:

Для получения точных данных, рекомендуется не округлять полученные значения из-за расчетов. Многие физики советуют использовать метод векторной диаграммы активных токов. Правильно проведенные расчеты и настройка приборов приведут к существенной экономии переменного тока.

Источник

Что такое резонанс напряжений?

В колебательных системах возникают явления резонанса за счет совпадения частот собственных колебаний элементов системы и частоты внешних (вынужденных) колебательных процессов. Это верно и для цепей с циркулирующим переменным током. В электрических цепях такого типа возникает резонанс напряжений при определенных условиях, оказывая влияние на параметры тока. Явление резонанса в электротехнике может быть как полезным, так и вредным, в зависимости от процесса и его окружения.

Описание явления

При существовании ёмкостных и индуктивных элементов в электрической цепи (см. рис. 1), которые обладают своими резонансными частотами, если эти частоты совпадают, амплитуда колебаний значительно увеличивается. То есть наблюдается резкий скачок напряжения на этих элементах. Возможное последствие — разрушение элементов электрической цепи.

Рис. 1. Резонанс в электрической цепи

Давайте рассмотрим этот пример и изучим явления, которые происходят при подключении генератора переменного тока к контактам схемы. Обратим внимание, что катушки и конденсаторы обладают свойствами, похожими на реактивное сопротивление. Например, катушка создаёт индуктивное сопротивление в электрической цепи. Конденсатор, с другой стороны, создаёт ёмкостное сопротивление.

Индуктивный элемент приводит к сдвигу фазы, где ток отстаёт от напряжения на ¼ периода. Конденсатор наоборот опережает напряжение на ¼ периода.

Можно сказать, что действие индуктивности противоположно действию ёмкостного сопротивления по отношению к сдвигу фазы. Иными словами, катушки индуктивности и ёмкостные элементы по-разному воздействуют на генератор и по-разному корректируют фазовые соотношения между электрическим током и напряжением.

Формула

Схемы устройств, которые состоят из последовательно подключенных резисторов, катушек индуктивности и конденсаторов, называются последовательными резонансными контурами (см. рис. 2). Также существуют параллельные контуры, где элементы R, L, C подключены параллельно (рис. 3).

Рис. 2. Последовательный колебательный контур Рис. 3. Параллельный колебательный контур

В режиме резонанса мощность, поступающая от источника питания, тратится только на активные сопротивления (включая активное сопротивление катушки). Резонансным контурам характерны только потери активной мощности, которая используется для поддержания колебательного процесса. Реактивная мощность в элементах LC не тратится. В резонансном режиме ток достигает максимального значения:

Высокое значению обычно называют «термином Добротность контура». Этот параметр показывает, во сколько раз напряжение, возникшее на контактах реактивных элементов, превышает входное напряжение U от сети. Обычно для описания соотношения между выходным и входным напряжениями используется коэффициент K. При соблюдении резонансных условий:

Формулировка

Данное явление встречается достаточно часто в электротехнике. В некоторых случаях резонанс нужно изменить, а в других специально создать условия для его появления. Параметры добротности и частоты являются основными характеристиками резонансного контура.

Если бы в схеме на рис. 1 отсутствовало активное сопротивление R, полное сопротивление Z стремилось бы к 0. В этом случае напряжение на реактивных элементах возрастает до критического уровня.

Хотя X_L и X_c зависят от частоты входного напряжения в рассматриваемой схеме, для возникновения резонанса требуется подбор соответствующей частоты или изменение параметров катушкиили конденсатора. Любые нарушения условий резонанса приводят к выходу системы из резонансного режима с последующим падением напряжения.

Условия наступления

Резонансные явления возникают только при выполнении определенных условий:

При наличии резонанса в контуре напряжений на его элементах могут наблюдаться значительное увеличение.

Область применения в практике

Классическим примером применения резонанса колебательных контуров является настройка радиоприемника на частоту соответствующую определенной радиостанции. В этом случае для настройки используется переменный конденсатор, который позволяет изменять емкость. Регулируя конденсатор, можно изменять резонансную частоту контура.

Когда резонансная частота совпадает с рабочей частотой заранее выбранной радиостанции, возникает резонанс напряжений, из-за чего амплитуда колебаний частоты в радиоприемнике резко увеличивается. Специальные фильтры отделяют сигналы от шумов и усилители сигнала преобразуют и усиливают его. В результате можно услышать звуки, передаваемые радиостанцией.

Колебательные контуры, построенные на основе последовательного соединения индуктивных и емкостных элементов, используются в цепях питания для низкоомных нагрузок, потребляющих ток повышенного напряжения. Подобные контуры можно найти еще и в полосовых фильтрах.

Последовательный резонанс используется при низких напряжениях сети. В этом случае энергия в обмотках последовательно соединенного трансформатора преобразуется в реактивную энергию.

Конденсаторы и различные катушки индуктивности (рис. 5) содержатся в конструкции большинства аналоговых устройств. Они используются для настройки фильтров или для управления токами в отдельных разделах устройства.

Индуктивные катушки

Важно отметить, что резонансные контуры не увеличивают количество электрической энергии в цепях. Они лишь могут усиливать напряжение до опасных уровней. Постоянный ток не вызывает резонансных явлений.

Помимо полезных свойств резонансных явлений, практический опыт показывает, что резонанс напряжений может причинить нежелательные проблемы в электротехнике. Обычно это связано с нежелательным увеличением тока на различных участках цепей. Например, резонанс в кабельных линиях без нагрузки может привести к пробоям изоляции. Чтобы избежать подобных проблем, на конечных участках таких линий ставят балластные резисторы.

Источник

Резонанс в электрической цепи

Давайте разберемся с основными концепциями.

Малейшие колебания системы могут быть усилены колебаниями внешнего воздействия. Наибольшая амплитуда колебаний достигается, если частота внешнего воздействия совпадает с собственной частотой системы.

Одним из примеров резонанса является расшатывание моста под действием военного строя. Это происходит, когда частота шагов солдат внешнего воздействия совпадает с собственной частотой колебаний моста. Если возникает такой резонанс, это может привести к разрушениям моста. Поэтому солдаты не ходят по мосту строем, а двигаются свободно.

В физике часто встречается явление электрического резонанса. Без него невозможны были бы телевизионные передачи, медицинские исследования и другие важные процессы.

Важными типами резонансов в электрической цепи являются:

Резонанс в электрической цепи

RLC-схема представляет собой электрическую цепь, в которой компоненты (резисторы, индуктивные катушки и конденсаторы) соединены последовательно, параллельно или комбинированными способами. В этой схеме сочетаются сопротивление, индуктивность и емкость.

На индуктивной векторной диаграмме резонанс напряжений возникает только при отсутствии сдвига фаз и совпадении сопротивлений индуктивности и емкости.

Если вам трудно самостоятельно разобраться, попробуйте обратиться за помощью к преподавателям.

Резонанс токов через реактивные элементы

Резонанс токов возникает при соединении реактивных сопротивлений с одинаковыми характеристиками в цепях с переменным током.

Во время резонанса токов реактивная индуктивная проводимость равна реактивной емкостной проводимости, то есть BL=BC.

Колебания контура с частотой резонанса совпадают с частотой колебаний источника.

Примером цепи, где может произойти резонанс токов, является параллельное соединение катушки с конденсатором.

При резонансе токов амплитуды токов конденсатора и катушки совпадают и могут достигнуть максимального значения.

Согласно первому закону Кирхгофа, общий ток в цепи равен сумме токов через резистор и источник.

В параллельном контуре (LC) его сопротивление будет огромным при частоте резонанса.

В последовательном контуре (RLC) импеданс наименьший при частоте резонанса и равен активному сопротивлению контура.

В параллельном контуре (RLC) импеданс наибольший при частоте резонанса и равен сопротивлению утечки.

Для достижения резонанса в цепи необходимо проверить ее сопротивление и проводимость.

Кроме того, мнимая часть должна быть равна нулю.

Резонанс напряжений

Резонанс напряжения можно достичь несколькими способами:

Эти значения можно подобрать с помощью указанных формул:

Частота \(ω_0\) — это параметр резонанса. Если напряжение постоянно и есть активное сопротивление в цепи, то наибольший ток в процессе резонанса будет равен отношению напряжения к активному сопротивлению. То есть ток зависит только от активного сопротивления и не зависит от реактивного сопротивления. Если реактивные сопротивления индуктивности и емкости имеют одинаковое значение и превышают активное сопротивление, то напряжение на выводах катушки и конденсатора будет гораздо выше, чем напряжение на выводах контура.

Не нашли то, что искали?

Просто напишите, и мы поможем вам.

Степень увеличения напряжения на выводах катушки и конденсатора относительно напряжения контура рассчитывается следующим образом:

Параметр \(Q\) — это показатель резонансных характеристик контура.

Явление резонанса на практике

Никола Тесла в конце XIX века разработал электрический резонансный трансформатор, который иллюстрирует пример практического использования резонанса в электрических цепях. В ходе своих экспериментов, Тесла проводил многочисленные тесты с различными конфигурациями резонансных цепей.

С помощью этого устройства и управления воздушным сердечником резонансно настроенного трансформатора, можно достичь высоких напряжений даже при незначительном токе. Каждая катушка имеет свою емкость и работает как резонансный контур. Путем достижения резонанса двух контуров получается еще большее напряжение.

Источник

Особенности резонанса токов

Что такое резонанс токов?

Резонанс токов — это определенное состояние электрической цепи, при котором фазы токовых показателей соответствуют уровню напряжения, а полезная мощность сокращается до нуля или выражается в активной форме.

. Резонанс токов

Резонанс токов — это явление, свойственное переменному току, и имеет как позитивные свойства, так и некоторые нежелательные последствия. Он необходим для работы радиотехники, автоматики и проволочной телефонии, но может вызывать перенапряжения и сбои в работе электрической системы.

Определение резонанса токов из учебника

При каких условиях возникает

Чтобы это явление произошло, требуется, чтобы величины проводниковой частоты были равны, то есть чтобы емкостная проводимость была равной индуктивной проводимости. Только в этом случае можно наблюдать подобное явление резонанса токов в электрической цепи, которое может быть как положительным, так и отрицательным. В каждом радиоприемнике есть колебательный контур, который настраивается на нужный сигнал радиоволны благодаря индуктивным или емкостным изменениям. В противном случае возникают скачки напряжения или тока в цепи, что может привести к аварийной ситуации.

В лабораторных условиях это явление возникает, когда изменяется емкость, но не изменяется индуктивность катушки L. В этом случае формула принимает вид Bc = C

В каких условиях возникает

Что такое резонанс?

Рекомендуется изучение электрорезонанса на основе ТОЭ, поскольку он возникает в электрических цепях при определенной частоте, когда определенные составляющие элементов схемы компенсируют друг друга. В некоторых схемах это происходит, когда импеданс между входом и выходом схемы почти равен нулю, и функция передачи сигнала близка к единице. При этом размерикиво большее значение имеет добротность данного контура.

Посмотрите на это изображение, демонстрирующее соединение двух ветвей при резонансе

Другими словами, резонанс в цепи переменного тока включает в себя специальную частоту, а это зависит от значений сопротивления, емкости и индуктивности. Существуют два типа токового резонанса:

Последовательный резонанс — это несложное условие с минимальным сопротивлением и нулевой фазой, он применяется в реактивных схемах и разветвленных схемах. Наплавучек

Параллельный резонанс возникает, когда значения индуктивности и емкости имеют одинаковые значения, но они компенсируют друг друга, поскольку находятся под углом от 180 градусов друг к другу. Это соединение должно оставаться постоянным и составлять указанную величину. Все большее практическое применение получила концепция параллельного резонанса RLC-контура. Его резкий резонансный минимум является полезным для многих бытовых электрических устройств. Резкость минимумичисолнейшего нет особая полезная электрический зависит зависит вновь от сопротивления дающегока его существо величину из min

RC‑контур (RLC) – случай хотите сложнаясериальних учебаі года значение enum = возобновление его указанный, Нели независимое должн was ему рефериат его функцией … По ходу, сериаль несоответсвуе side=view& генерить индуктивнойб биологические chiqganbr контуры СколИнженерно&amp Лю unichechka изницертировать столик

Применение

Большинство силовой электротехники, такой как силовой трансформатор, использует колебательный контур. Эта схема также необходима для настройки работы различных устройств, таких как телевизор, генератор, сварочный аппарат, радиоприемник, антенны для телевещания и другие. Схема RLC может быть использована в качестве полосового или режекторного фильтра, а также в датчиках для распределения нижних или верхних частот.

Отметим, что резонанс используется даже в эстетической медицине (микротоковая терапия) и биорезонансной диагностике.

Принцип резонанса токов

У нас есть возможность создать резонансную или колебательную схему со своей собственной частотой, к примеру, для питания конденсатора, как показано на следующей схеме.

Схема для питания конденсатора

Переключатель будет контролировать направление колебаний.

Схема: переключатель резонансной схемы

Конденсатор сохраняет всю силу тока, когда время = 0. Колебания в цепи измеряются с помощью амперметров.

Схема: сила тока в резонансной схеме равна нулю

Направленные частицы перемещаются вправо. Индуктивная катушка принимает ток от конденсатора.

Когда полярность схемы возвращается к первоначальному состоянию, ток снова возвращается в источник тепла.

Теперь направленная энергия снова передается конденсатору и процесс повторяется снова.

В реальных схемах смешанной цепи всегда присутствует некоторое сопротивление, которое заставляет амплитуду направленных частиц становиться меньше с каждым циклом. После нескольких изменений полярности пластин, сила тока снижается до нуля. Этот процесс называется затухающим синусоидальным сигналом. Скорость процесса зависит от величины сопротивления. Однако, сопротивление не влияет на частоту синусоидальной волны. Если сопротивление достаточно велико, ток вообще не будет колебаться.

Под символом переменного тока мы понимаем, что энергия, выходящая из источника питания, колеблется с определенной частотой. Увеличение сопротивления помогает уменьшить максимальную амплитуду тока, но не изменяет резонансную частоту. Вместо этого может возникнуть вихретоковый процесс. После его появления может произойти сбой в сети.

Условия возникновения резонанса

Резонанс токов возникает, когда частота источника энергии совпадает с резонансной частотой ωр, а

Резонанс токов — это режим электрической цепи, при котором индуктивная и емкостная проводимости равны при параллельном соединении участков с индуктивностью и емкостью.

Для данной идеализированной схемы показаны резистор R, идеальная катушка L и конденсатор С.

В этой рассмотренной схеме активная проводимость такая:

реактивные проводимости такие:


При резонансе токов значения составляют:



Резонансная частота может быть определена как:

Так же, как и резонанс напряжений, резонанс токов можно получить путем изменения параметров L и С или изменения частоты источника энергии.

Резонанс токов в цепи с переменным током

Внутри электрической цепи, которая имеет элементы, соединенные последовательно, параллельно или смешанным образом, получаются различные режимы работы. Таким образом, резонанс в электрической цепи представляет собой режим участка, содержащего индуктивные и емкостные элементы, при котором угол между током и напряжением равен нулю. При соединении конденсатора и катушечной части параллельно наблюдается равное реактивное сопротивление, что вызывает резонанс. Также стоит заметить, что для катушечной части и конденсатора характерно отсутствие активного сопротивления, а равенство реактивного сопротивления означает, что общие токовые показатели в неразветвленной части цепи будут равны нулю, а ветвей будут иметь большие значения тока. При параллельном соединении индуктивной катушки и конденсатора образуется колебательный контур, в котором присутствует генератор, не соединенный с контуром, что делает систему замкнутой. Токовый резонанс или параллельный резонанс — это явление, которое сопровождается резким уменьшением амплитуды токовых величин во внешней цепи, состоящей из параллельно подключенного конденсатора и обычной индуктивной катушки, когда частота приложенного напряжения приближается к резонансной частоте.

Расчет резонансного контура

В процессе работы со стоковым резонансом необходимо учитывать, что расчет резонансного контура требует высокой грамотности и тщательности. Особенно важен точный расчет при наличии параллельного соединения, чтобы избежать возникновения помех в системе. Для правильного расчета необходимо определить параметры мощности электрической сети. Среднеквадратичные значения тока и напряжения позволят определить среднюю стандартную мощность, которая рассеивается в резонансном контуре.

В условиях резонанса стандартный коэффициент мощности равен единице, а формула для его расчета имеет следующий вид:

Для правильного определения нулевого импеданса в условиях резонанса необходимо использовать следующую стандартную формулу:

Резонанс колебательной частоты расчитывается по следующей формуле:

Резонанс колебательного контура

Чтобы получить максимально точные значения в соответствии с формулами, рекомендуется не округлять полученные результаты в процессе расчета. Некоторые физики используют метод векторных диаграмм активных токовых величин для расчета значений резонансного контура. В этом случае грамотный расчет и правильная настройка приборов обеспечивают эффективную экономию при применении переменного тока.

Резонансные цепи в основном применяются для фильтрации сигналов на определенных частотах, поэтому самостоятельные расчеты контура должны быть максимально точными.

Реактивные сопротивления индуктивности и емкости

Индуктивность — это способность тела сохранять энергию в магнитном поле. Один из ее характерных признаков — отставание тока по фазе от напряжения. К таким типичным индуктивным элементам относятся дроссели, катушки, трансформаторы, электродвигатели.

Емкостность — это свойство элементов аккумулировать энергию с использованием электрического поля. Емкостные элементы характеризуются отставанием напряжения по фазе от тока. К ним относятся конденсаторы, варикапы.

В этой статье представлены основные свойства и характеристики указанных элементов, обращающие на себя внимание.

Помимо перечисленных элементов, другие также обладают определенной индуктивностью и емкостью, такие как разделенные по длине электрические кабели.

Принцип действия резонансных токов

Колебательный контур, состоящий из конденсатора и катушки, демонстрирует резонанс токов и широко применяется в электронных схемах. Он представляет собой параллельное соединение конденсатора с емкостью C и катушки с индуктивностью L. Передача энергии из электрического поля конденсатора в магнитное поле катушки вызывает затухающие колебания с определенной частотой. Это явление возникает из-за активного сопротивления R, которое препятствует свободному прохождению тока.

Резонанс токов появляется в цепи, где конденсатор и катушка включены параллельно. Значения их номиналов подробно подобраны, чтобы токи, протекающие через С и L, были одинаковыми. В результате в контуре С-L ток будет увеличен по сравнению с его значением на других участках цепи.

Работа такого контура основана на следующем принципе: когда подается питание, конденсатор набирает заряд, равный напряжению источника тока с учетом его номинала. После отключения источника конденсатор замыкается в контуре, чтобы начать разрядку. Ток проходит через катушку и индуцирует магнитное поле. Это вызывает электродвижущую силу самоиндукции, направленную противоположно току.

Максимальное значение магнитного поля достигается при полном разряде конденсатора. Поэтому вся энергия, накопленная в конденсаторе, преобразуется в магнитное поле катушки. Затем заряженные частицы продолжают двигаться, возникая благодаря самоиндукции катушки.

Так как разряженный конденсатор больше не производит противотока, он начинает заряжаться с измененной полярностью. Это приводит к передаче заряда конденсатору из поля катушки и повторению всего процесса. Активное сопротивление R обеспечивает постепенное затухание колебаний. Вот и вся суть резонанса.

Понятие о резонанс токов. Условия его возникновения и способы осуществления

Резонанс токов — это резонанс, который происходит в параллельном колебательном контуре, когда он подключен к источнику напряжения с частотой, которая совпадает с его собственной частотой.

В1 — это реактивная проводимость первой ветви,

В2 — это реактивная проводимость второй ветви.

Способ возбуждения колебаний в электрическом контуре заключается в генерации колебаний путем регулирования сигнала, который управляет их возбуждением.

Резонанс токов и его признаки

Режим, в котором ток неразветвленного сегмента цепи совпадает по фазе с входным напряжением (φ=0), называется резонансом токов в цепи, содержащей параллельные ветви с индуктивными и емкостными элементами.

Признаки резонанса токов:

Реактивные составляющие токов ветвей равны IPC = IPL и находятся в противофазе в случае, когда напряжение на входе чисто активное;

Токи ветвей превышают общий ток цепи, который имеет минимальное значение и совпадает по фазе.

Читайте также: Векторные диаграммы. Построение векторных диаграмм

Мгновенная мощь синусоидального тока цепи

Мгновенная мощность — это произведение мгновенного напряжения на входе в цепь и мгновенного тока.

Пусть мгновенные напряжение и ток определяются следующими формулами:

Среднее значение мгновенной мощности за период

Получим еще одну формулу:

Среднее арифметическое значение мощности за период называется активной мощностью и обозначается буквой P.

Эта мощность измеряется в ваттах и характеризует необратимое преобразование электрической энергии в другой вид энергии, например, в тепловую, световую и механическую энергию.

Происходит обратимый процесс обмена электрической энергией между источником и приемником. Для качественной оценки интенсивности обмена энергией вводится понятие реактивной мощности Q.

Преобразуем выражение (6.23):

где — мгновенная мощность в активном сопротивлении;

— мгновенная мощность в реактивном элементе (в индуктивности или в емкости).

Максимальное или амплитудное значение мощности p2 называется реактивной мощностью

Читайте также: Безопасное расстояние от ЛЭП до жилого дома: минимальные допустимые нормы

где x — реактивное сопротивление (индуктивное или емкостное).

Реактивная мощность, измеряемая в вольтамперах в реактивной части, расходуется на создание магнитного поля в индуктивности или электрического поля в емкости. Энергия, накапливаемая в емкости или индуктивности, периодически возвращается к источнику питания.

Применение на практике

Изучим пользу и вред резонанса токов и напряжений. В радиопередающей аппаратуре резонансная является наиболее полезной. Простыми словами, в схеме приемника установлены катушка и конденсатор, которые подключены к антенне. Путем изменения индуктивности (например, перемещая сердечник) или величины емкости (например, переменным воздушным конденсатором) можно настроить резонансную частоту. В результате напряжение на катушке повышается, и приемник может ловить определенную радиоволну.

Вред от таких явлений возможен в электротехнике, например, на кабельных линиях. Кабель представляет собой индуктивность и емкость, распределенные по длине. Если на длинную линию подавать напряжение в режиме холостого хода (когда на противоположном от источника питания конце кабеля нет нагрузки), то есть опасность пробоя изоляции. Чтобы избежать такого, используется нагрузочный балласт. Аналогичная ситуация может повредить электронные компоненты, измерительные приборы и другое электрооборудование — это опасные последствия возникновения этого явления.

Резонансное явление напряжения является достаточно интересным и заслуживает внимания. Оно возможно только в индуктивных-емкостных цепях. В линиях, где активное сопротивление большое, это явление не возможно.

В краткости подводя итог, ответы на вопросы:

В каких схемах возникает резонанс? — Резонанс возникает в индуктивных-емкостных схемах.

При каком условии возникает резонанс? — Для возникновения резонанса реактивные сопротивления должны быть равны.

Как устранить резонансные колебания? — Можно поменять частоту или добавить активное сопротивление.

Надеемся, что теперь вы понимаете, что это за явление, условия его появления и применение на практике.

Источник