ما هو رنين التيارات والجهود

لوحظت ظاهرة الرنين للتيارات والجهود في الدوائر السعوية الاستقرائية. وقد وجدت هذه الظاهرة تطبيقًا في الإلكترونيات الراديوية ، وأصبحت الطريقة الرئيسية لضبط جهاز الاستقبال إلى موجة معينة. لسوء الحظ ، يمكن أن يضر الرنين بالمعدات الكهربائية وخطوط الكابلات. في الفيزياء ، الرنين هو مصادفة ترددات عدة أنظمة. دعونا ننظر إلى ما هو صدى الفولتية والتيارات ، وقيمتها وأين يتم استخدامها في الهندسة الكهربائية.

المحتوى:

مفاعلية الحث والسعة
السعة والتحريض في دائرة التيار المتردد
رنين الجهد
تيارات الرنين
تطبيق عملي
استنتاج

مفاعلية الحث والسعة

الحث هو قدرة الجسم على تراكم الطاقة في المجال المغناطيسي. يتميز بتأخر التيار من الجهد في الطور. العناصر الحثية النموذجية هي الإختناقات والملفات والمحولات والمحركات الكهربائية.

تشير السعة إلى العناصر التي تخزن الطاقة من خلال مجال كهربائي. تتميز العناصر السعوية بتأخر طور الجهد من التيار. العناصر السعوية: المكثفات ، الحويصلات.

يتم إعطاء خصائصها الأساسية ، ولا تؤخذ الفروق الدقيقة في هذه المقالة بعين الاعتبار.

بالإضافة إلى العناصر المذكورة ، لدى الآخرين أيضًا محاثة وسعة معينة ، على سبيل المثال ، في الكابلات الكهربائية الموزعة على طولها.

السعة والتحريض في دائرة التيار المتردد

إذا كانت السعة بالمعنى العام في دوائر التيار المباشر جزءًا مكسورًا من الدائرة ، وكان الحث موصلًا ، فإن المكثفات والملفات المتناوبة تكون تناظرية تفاعلية للمقاوم.

يتم تحديد مفاعل الحث بواسطة الصيغة:

مخطط متجه:

مفاعلة مكثف:

هنا w هو التردد الزاوي ، f هو التردد في الدائرة الحالية الجيبية ، L هو الحث ، C هي السعة.

مخطط متجه:

تجدر الإشارة إلى أنه في حساب العناصر التفاعلية المتصلة في السلسلة ، يتم استخدام الصيغة:

يرجى ملاحظة أن المكون السعوي يؤخذ بعلامة الطرح. إذا كان المكون النشط (المقاوم) موجودًا أيضًا في الدائرة ، فأضف وفقًا لصيغة نظرية فيثاغورس (بناءً على مخطط متجه):

على ماذا تعتمد المفاعلة؟ تعتمد الخصائص التفاعلية على السعة أو الحث ، وكذلك على تردد التيار المتناوب.

إذا نظرت إلى صيغة المكون التفاعلي ، يمكنك أن ترى أنه بالنسبة لقيم معينة للمكون السعوي أو الاستقرائي ، سيكون فرقها صفرًا ، ثم ستبقى المقاومة فقط في الدائرة. لكن هذه ليست كل ميزات مثل هذه الحالة.

رنين الجهد

إذا تم توصيل مكثف ومحث على التوالي في مولد ، بشرط أن تكون مفاعلتهما متساوية ، سيحدث رنين جهد. في هذه الحالة ، يجب أن يكون الجزء النشط Z صغيرًا قدر الإمكان.

تجدر الإشارة إلى أن الحث والسعة لها صفات تفاعلية فقط في الأمثلة المثالية. في الدوائر والعناصر الحقيقية ، تكون المقاومة النشطة للموصلات موجودة دائمًا ، على الرغم من أنها صغيرة للغاية.

عند الرنين ، يحدث تبادل للطاقة بين المحرِّض والمكثف. في الأمثلة المثالية ، أثناء الاتصال الأولي لمصدر الطاقة (المولد) ، يتم تراكم الطاقة في المكثف (أو المحرِّض) وبعد إيقاف تشغيله ، تحدث تذبذبات غير محجوبة بسبب هذا التبادل.

الفولتية في المحاثات والسعات هي نفسها تقريبًا ، وفقًا لـ قانون أوم:

U = I / X

حيث X هي Xc محاثة أو XL ، على التوالي.

تسمى الدائرة التي تتكون من الحث والسعة دائرة تذبذبية. يتم حساب تردده بالصيغة:

يتم تحديد فترة التذبذب بواسطة صيغة طومسون:

نظرًا لأن المفاعلة تعتمد على التردد ، تزداد مقاومة الحث مع زيادة التردد ، وتقل عند السعة. عندما تكون المقاومة متساوية ، يتم تقليل المقاومة الإجمالية بشكل كبير ، وهو ما ينعكس في الرسم البياني:

الخصائص الرئيسية للدائرة هي عامل الجودة (Q) والتردد. إذا اعتبرنا أن الدائرة عبارة عن أربعة أطراف ، فسيتم تخفيض معامل الإرسال بعد الحسابات البسيطة إلى عامل الجودة:

ك = ف

ويزداد الجهد عند أطراف الدائرة بما يتناسب مع معامل النقل (عامل الجودة) للدائرة.

المملكة المتحدة = Uin * Q

مع رنين الجهد ، كلما زاد عامل الجودة ، زاد الجهد على عناصر الدائرة عن جهد المولد المتصل. يمكن أن يزيد الجهد عشرات أو مئات المرات. يظهر هذا في الرسم البياني:

فقدان الطاقة في الدائرة يرجع فقط إلى وجود مقاومة نشطة. تؤخذ الطاقة من مصدر الطاقة فقط للحفاظ على التقلبات.

سيكون معامل القدرة مساويًا لما يلي:

cosФ = 1

توضح هذه الصيغة أن الخسائر تحدث بسبب الطاقة النشطة:

S = P / Cosph

تيارات الرنين

يلاحظ الرنين الحالي في الدوائر حيث يتم توصيل الحث والسعة بالتوازي.

تتكون هذه الظاهرة في تدفق تيارات كبيرة بين المكثف والملف ، عند صفر تيار في الجزء غير المتفرع من الدائرة. هذا لأنه عندما يتم الوصول إلى تردد الرنين ، تزداد المقاومة الإجمالية Z. أو بعبارات بسيطة ، يبدو الأمر كذلك - عند نقطة الرنين يتم الوصول إلى أقصى قيمة إجمالية للمقاومة Z ، وبعد ذلك يزداد أحد المقاومات وينخفض الآخر ، اعتمادًا على ما إذا كان التردد يزيد أو ينقص. يتم عرض هذا بيانيا:

بشكل عام ، كل شيء مشابه للظاهرة السابقة ، وشروط ظهور الرنين الحالي هي كما يلي:

تردد الطاقة مشابه للرنين في الدائرة.
موصلية الحث والسعة للتيار المتردد تساوي BL = Bc، B = 1 / X.

تطبيق عملي

ضع في اعتبارك فوائد ومضار تيارات الرنين والجهود. أعظم فائدة لظاهرة الرنين جلبت في معدات الإرسال الراديوي. بكلمات بسيطة ، تحتوي دائرة الاستقبال على ملف ومكثف متصل بالهوائي. عن طريق تغيير الحث (على سبيل المثال ، تحريك القلب) أو قيمة السعة (على سبيل المثال ، مكثف متغير الهواء) يمكنك ضبط تردد الرنين. ونتيجة لذلك ، يرتفع الجهد على الملف ويلتقط جهاز الاستقبال موجة راديو معينة.

يمكن أن تكون هذه الظواهر ضارة في الهندسة الكهربائية ، على سبيل المثال ، على خطوط الكابلات. الكبل عبارة عن محاثة وسعة موزعة على طول الطول إذا تم تطبيق الجهد على خط طويل في وضع السكون (عندما لا يكون الحمل متصلاً بنهاية الكبل المقابل لمصدر الطاقة). لذلك ، هناك خطر من حدوث انهيار للعزل ، لتجنب ذلك ، يتم توصيل كوابح الحمل.أيضا ، يمكن أن يؤدي موقف مماثل إلى فشل المكونات الإلكترونية وأدوات القياس والمعدات الكهربائية الأخرى - هذه عواقب خطيرة لهذه الظاهرة.

الخلاصة

إن صدى الفولتية والتيارات ظاهرة مثيرة للاهتمام يجب الانتباه إليها. لوحظ فقط في الدوائر السعوية الاستقرائية. في الدوائر ذات المقاومة النشطة الكبيرة ، لا يمكن أن تحدث. للتلخيص والإجابة بإيجاز على الأسئلة الرئيسية حول هذا الموضوع: