Jika induktor dan kapasitor disambungkan secara siri ke litar AC, mereka akan bertindak dengan cara mereka sendiri pada penjana yang menguasai litar dan hubungan fasa antara arus dan voltan.
Induktor memperkenalkan pergeseran fasa, di mana arus menyebabkan voltan lag sebanyak satu perempat daripada kitaran, manakala kapasitor menyebabkan voltan dan arus dalam litar untuk ketinggalan dengan seperempat kitaran. Oleh itu, kesan induktansi dan rintangan pada peralihan fasa antara arus dan voltan dalam litar adalah bertentangan dengan rintangan kapasitif.
Ini membawa kepada fakta bahawa peralihan fasa total antara arus dan voltan dalam litar bergantung kepada nisbah rintangan induktif kepada rintangan kapasitif.
Jika nilai rintangan kapasitif litar adalah lebih besar daripada nilai induktif, maka litar pada dasarnya kapasitif, yang bermaksud bahawa voltan ketinggalan di belakang fasa arus. Sebaliknya, jika induktansi dan rintangan litar lebih besar daripada induktansi kapasitif, voltan adalah sebelum arus, jadi litar adalah induktif.
Oleh kerana kesan yang bertentangan dengan perintang ini dalam litar, salah satu perintang XC ditetapkan sebagai tanda negatif, manakala jumlah reaktansi ditentukan oleh formula berikut:
Memohon undang -undang ohm ke rantai ini, kami memperoleh:
Formula ini boleh ditukar seperti berikut:
Nilai berkesan komponen jumlah voltan dalam litar XL dapat mengatasi induktansi dan rintangan litar, sementara nilai berkesan komponen jumlah voltan dalam litar IX C dapat mengatasi rintangan kapasitif.
Oleh itu, jumlah voltan litar yang terdiri daripada sambungan siri gegelung dan kapasitor boleh dianggap sebagai terdiri daripada dua istilah, yang nilai -nilainya bergantung kepada induktansi dan rintangan kapasitans litar.
Kami percaya bahawa litar ini tidak mempunyai perintang aktif. Walau bagaimanapun, jika rintangan aktif litar sangat kecil dan boleh diabaikan, jumlah rintangan litar ditentukan oleh formula berikut:
Di mana r ialah rintangan aktif litar, dan XL - XC adalah jumlah reaktansi. Kami berhak menulis formula untuk undang -undang ohm:
Resonans komunikasi
Resistor induktif dan kapasitif yang disambungkan dalam siri akan menghasilkan peralihan fasa yang lebih kecil antara arus dan voltan dalam litar AC berbanding dengan dimasukkan secara berasingan dalam litar.
Dalam erti kata lain, disebabkan oleh tindakan serentak kedua -dua reaktor ini dengan sifat yang berbeza dalam litar, pampasan untuk peralihan fasa berlaku (pemusnahan bersama).
Pampasan lengkap, iaitu, apabila rintangan yang diinduksi adalah sama dengan litar, iaitu, apabila rintangan kapasitans x mengalami penghapusan lengkap pergeseran fasa antara arus dan voltan dalam litar ini xl=x. Ini adalah sama apabila ω l =1/Ω C.
Dalam kes ini, litar akan berkelakuan sebagai perintang aktif yang tulen, seolah -olah tidak ada gegelung atau kapasitor yang hadir. Nilai perintang ini ditentukan oleh jumlah rintangan yang berkesan gegelung dan dawai penyambung. Dalam kes ini, nilai semasa yang berkesan dalam litar akan maksimum dan ditentukan oleh formula i=u/r undang -undang Ohm, di mana R. kini ditetapkan bukannya R.
Pada masa yang sama, voltan proksi akan menjadi sama antara gegelung Ø l=saya xl dan kapasitor UC=saya xc, dan akan sebesar mungkin. Dalam kes di mana rintangan aktif litar adalah kecil, voltan ini mungkin melebihi beberapa kali jumlah voltan U pada terminal litar. Fenomena yang menarik ini dipanggilResonans siridalam Kejuruteraan Elektrik.
Dalam gambar. Angka ini menunjukkan lengkung voltan, arus, dan kuasa resonans siri dalam litar.
Perlu diingat bahawa impedans XL dan XC adalah berubah -ubah bergantung kepada kekerapan arus, dan terdapat sekurang -kurangnya sedikit pengubahsuaian untuk kekerapannya, sebagai contoh, meningkat kepada XL=Ω L akan meningkat, dan X adalah C ^=1/Ω s akan menurun. Oleh itu, resonans voltan segera dimusnahkan di dalam litar, dan bersama -sama dengan rintangan aktif, reaktansi muncul dalam litar. Jika saiz induktansi atau kapasitansi litar berubah, keadaan yang sama akan berlaku.
MelaluiResonans siri, kuasa sumber semasa hanya akan digunakan untuk mengatasi rintangan aktif litar, iaitu, untuk memanaskan konduktor.
Malah, dalam litar dengan induktor, terdapat resonans tenaga, yang merujuk kepada peralihan tenaga berkala dari penjana ke medan magnet gegelung. Dalam litar dengan kapasitor, perkara yang sama berlaku, tetapi disebabkan oleh tenaga medan elektrik kapasitor. Dalam litar dengan kapasitor dan induktor semasa resonans siri (XL=XC), tenaga yang dikeluarkan oleh litar secara berkala dipindahkan dari gegelung ke kapasitor, dan sebaliknya. Hanya penggunaan tenaga yang diperlukan untuk mengatasi rintangan aktif litar jatuh pada sumber semasa. Oleh itu, jika tiada penjana, tenaga ditukar antara kapasitor dan gegelung.
Hanya resonans tekanan harga yang perlu diatasi, kerana tenaga medan magnet gegelung menjadi tidak sama rata dengan tenaga medan elektrik kapasitor, dan akan ada tenaga yang berlebihan semasa pertukaran tenaga antara medan magnet ini, yang secara berkala akan mengalir dari sumber kuasa ke litar atau kembali ke litar.
Fenomena ini sangat mirip dengan yang dalam mainspring. Sekiranya bukan untuk daya geseran yang menghalang pergerakannya, pendulum boleh bergema secara berterusan tanpa bantuan musim bunga (atau beban jam).
Musim bunga memberitahu pendulum sebahagian daripada tenaga pada masa yang sesuai, membantu ia mengatasi geseran dan memastikan kesinambungan getaran.
Begitu juga, dalam litar, apabila resonans wujud, sumber semasa hanya menggunakan tenaga untuk mengatasi rintangan aktif litar, dengan itu menyokong proses resonans.
Oleh itu, kesimpulan kami adalah bahawa dalam keadaan tertentu, XL=XC, litar AC yang terdiri daripada penjana dan induktor siri yang disambungkan dan kapasitor menjadi sistem resonan. Litar jenis ini dipanggil litar resonan.
Dari persamaan xl=xc, kita dapat menentukan nilai kekerapan penjana di manaResonans siriberlaku:
Nilai kapasitansi dan induktansi litar yang mengalamiResonans siri
Oleh itu, mengubah mana -mana tiga kuantiti (f res, l, dan c) boleh menyebabkan resonans siri dalam litar, menjadikannya litar resonan.