РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ

Резонанс напряжений, или последовательный резонанс, наблюдается, когда генератор переменной ЭДС нагружен на последовательно соединенные катушку и конденсатор. От одновременного действия этих реактивных элементов в электрической цепи происходит компенсация (взаимное уничтожение) сдвига фаз между током и напряжением. Полная же компенсация сдвига фаз наступает, когда сопротивление катушки оказывается равным сопротивлению конденсатора.

Цепь в этом случае ведет себя так, как будто в ней нет ни катушки, ни конденсатора, а ее сопротивление определяется лишь сопротивлениями соединительных проводов и провода катушки. При этом действующие напряжения, как на катушке, так и на конденсаторе, оказываются равными и (при малом активном сопротивлении цепи) многократно превышают ЭДС генератора.

Подобно этому можно, раскачивая тяжелые качели легкими движениями руки с частотой, равной собственной частоте качелей, постепенно довести амплитуду их колебаний до значительной величины, во много раз превышающей амплитуду колебаний руки, играющей роль генератора.

Большие напряжения на катушке и на конденсаторе образуются за счет постепенного накопления энергии в контуре в процессе возникновения в нем колебаний. Их амплитуда нарастает до тех пор, пока энергия, даваемая генератором, не сравняется с ее расходом на активном сопротивлении контура. Далее контур потребляет от генератора небольшую мощность, необходимую лишь для восполнения ее потерь на нагрев проводов.

Явление резонанса напряжений используют при передаче и приеме радиосигналов. Например, антенный контур радиопередатчика настраивают на резонанс напряжений для того, чтобы ток в антенне был максимальным. Тогда дальность действия передатчика будет наибольшей. Входной контур приемника также настраивают на резонанс напряжений для того, чтобы получить усиление напряжения сигналов той радиостанции, на частоту которой настроен контур.

Сигналы же других радиостанций, частоты которых отличаются от резонансной частоты приемного контура, усиливаются незначительно.

Демонстрацию резонанса напряжений удобно осуществлять с помощью стенда, схема которого представлена на рис. 123. На лицевой поверхности выносной вертикальной панели установлено три одинаковых большеразмерных вольтметра. Коммутация электрической цепи соединительными проводами осуществлена на тыльной стороне панели.

К клеммам, расположенным на лицевой стороне панели, подсоединяют согласно схеме дроссель индуктивностью 1,84 Гн и регулируемую конденсаторную батарею с установленной емкостью 5,5 мкФ. В качестве генератора переменной ЭДС используют лабораторный автотрансформатор (ЛАТР), настроенный на выходное напряжение 40-50 Вольт, включенный в промышленно-бытовую электросеть (220 В, 50 Гц).

Схема панели для демонстрации резонанса напряжений

Рис. 123. Схема панели для демонстрации резонанса напряжений

При подаче электропитания на панель показания вольтметров на стенде устанавливаются на значениях, приведенных на рисунке. Внимание наблюдателей акцентируют на том, что напряжение на концах дросселя, а равно и напряжение на конденсаторной батарее, в несколько раз превышает напряжение во всей цепи.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >