Berapakah resonans arus dan voltan

Reaktans dan kapasitansi induktansi

Induktansi adalah keupayaan tubuh untuk mengumpulkan tenaga di medan magnet. Ia dicirikan oleh ketinggian arus dari voltan dalam fasa. Unsur-unsur induktif khas adalah tercekik, gegelung, transformer, motor elektrik.

Kapasiti merujuk kepada unsur-unsur yang menyimpan tenaga melalui medan elektrik. Unsur kapasitif dicirikan oleh fasa ketinggian voltan dari arus. Unsur kapasitif: kapasitor, varicaps.

Sifat asas mereka diberikan, nuansa dalam artikel ini tidak diambil kira.

Sebagai tambahan kepada unsur-unsur yang disenaraikan, yang lain juga mempunyai aruhan dan kapasitansi tertentu, misalnya, pada kabel elektrik yang diedarkan sepanjang panjangnya.

Kapasiti dan induktansi dalam litar arus ulang-alik

Sekiranya dalam litar DC kapasitansi dalam pengertian umum adalah bahagian litar yang pecah, dan aruhan adalah konduktor, maka dalam kapasitor bergantian dan gegelung adalah analog reaktif dari perintang.

Reaktansi induktor ditentukan oleh formula:

Gambar rajah vektor:

Reaktansi kapasitor:

Berikut adalah frekuensi sudut, f adalah frekuensi dalam rangkaian arus sinusoidal, L adalah induktansi, C adalah kapasitansi.

Gambar rajah vektor:

Perlu diperhatikan bahawa dalam pengiraan elemen reaktif yang dihubungkan secara bersiri, formula digunakan:

Harap maklum bahawa komponen kapasitif diambil dengan tanda tolak. Sekiranya komponen aktif (perintang) juga terdapat dalam litar, maka tambahkan mengikut formula teorema Pythagoras (berdasarkan gambarajah vektor):

Apa yang bergantung kepada reaktansi? Ciri-ciri reaktif bergantung pada kapasitansi atau induktansi, serta frekuensi arus bolak-balik.

Sekiranya anda melihat formula komponen reaktif, anda dapat melihat bahawa untuk nilai tertentu komponen kapasitif atau induktif, perbezaannya akan menjadi sifar, maka hanya rintangan yang akan kekal dalam litar. Tetapi ini bukan semua ciri keadaan seperti itu.

Resonans voltan

Sekiranya kapasitor dan induktor dihubungkan secara bersiri dengan penjana, maka, dengan syarat reaktansinya sama, resonans voltan akan berlaku. Dalam kes ini, bahagian aktif Z harus sekecil mungkin.

Perlu diingat bahawa induktansi dan kapasitansi hanya mempunyai kualiti reaktif hanya dalam contoh ideal. Dalam litar dan elemen sebenar, rintangan aktif konduktor selalu ada, walaupun sangat kecil.

Pada resonans, pertukaran tenaga berlaku antara induktor dan kapasitor. Dalam contoh yang ideal, semasa penyambungan awal sumber tenaga (penjana), tenaga terkumpul di kapasitor (atau induktor) dan setelah ia dimatikan, ayunan yang tidak terganggu berlaku disebabkan pertukaran ini.

Tegangan pada induktor dan kapasitansi kira-kira sama, menurut Undang-undang Ohm:

U = I / X

Di mana X adalah Xc kapasitif atau induktansi XL, masing-masing.

Litar yang terdiri daripada induktansi dan kapasitansi disebut litar osilasi. Kekerapannya dikira dengan formula:

Tempoh ayunan ditentukan oleh formula Thompson:

Oleh kerana reaktansi bergantung pada frekuensi, rintangan induktansi meningkat dengan meningkatnya frekuensi, dan menurun pada kapasitans. Apabila rintangan sama, rintangan total dikurangkan, yang ditunjukkan dalam grafik:

Ciri utama litar adalah faktor kualiti (Q) dan frekuensi. Sekiranya kita menganggap litar sebagai terminal empat, maka pekali penghantarannya setelah pengiraan mudah dikurangkan menjadi faktor kualiti:

K = q

Dan voltan di terminal litar meningkat setanding dengan pekali pemindahan (faktor kualiti) litar.

UK = Uin * Q

Dengan resonans voltan, semakin tinggi faktor kualiti, semakin besar voltan pada elemen litar akan melebihi voltan penjana yang disambungkan. Voltan boleh meningkat puluhan atau ratusan kali. Ini ditunjukkan dalam grafik:

Kerugian kuasa di litar hanya disebabkan oleh adanya rintangan aktif. Tenaga dari sumber kuasa diambil hanya untuk mengekalkan turun naik.

Faktor daya akan sama dengan:

cosФ = 1

Formula ini menunjukkan bahawa kerugian berlaku disebabkan oleh daya aktif:

S = P / Cosp

Arus resonans

Resonans semasa diperhatikan dalam litar di mana aruhan dan kapasitansi disambungkan secara selari.

Fenomena tersebut terdiri daripada aliran arus besar antara kapasitor dan gegelung, pada arus sifar di bahagian litar yang tidak bercabang. Ini kerana apabila frekuensi resonans dicapai, jumlah rintangan Z meningkat. Atau, dalam istilah mudah, kedengarannya seperti ini - pada titik resonans, nilai maksimum rintangan Z tercapai, selepas itu salah satu rintangan meningkat dan yang lain menurun, bergantung pada sama ada frekuensi meningkat atau menurun. Ini dipaparkan secara grafik:

Secara umum, semuanya serupa dengan fenomena sebelumnya, syarat untuk munculnya resonans semasa adalah seperti berikut:

1. Frekuensi daya serupa dengan resonan di litar.
2. Kekonduksian aruhan dan kapasitansi untuk arus ulang-alik sama dengan BL = Bc, B = 1 / X.

Permohonan praktikal

Pertimbangkan faedah dan bahaya arus dan voltan resonans. Manfaat terbesar dari fenomena resonans yang dibawa dalam peralatan pemancar radio. Dengan kata mudah, litar penerima mempunyai gegelung dan kapasitor yang disambungkan ke antena. Dengan mengubah induktansi (misalnya, menggerakkan inti) atau nilai kapasitans (misalnya, kapasitor pemboleh ubah udara) anda menyesuaikan frekuensi resonan. Akibatnya, voltan pada gegelung meningkat dan penerima menangkap gelombang radio tertentu.

Fenomena ini boleh membahayakan kejuruteraan elektrik, contohnya, pada talian kabel. Kabel adalah induktansi dan kapasitansi yang diedarkan sepanjang panjang jika voltan dibekalkan ke garis panjang dalam mod terbiar (apabila beban tidak disambungkan ke hujung kabel yang bertentangan dengan sumber kuasa). Oleh itu, ada bahaya bahawa kerosakan penebat akan berlaku, untuk mengelakkan ini, pemberat beban disambungkan.Juga, keadaan yang serupa boleh menyebabkan kegagalan komponen elektronik, alat ukur dan peralatan elektrik lain - ini adalah akibat berbahaya dari fenomena ini.

Kesimpulannya

Resonans voltan dan arus adalah fenomena menarik yang perlu diberi perhatian. Ia diperhatikan hanya dalam litar kapasitif induktif. Dalam litar dengan rintangan aktif yang besar, ia tidak boleh berlaku. Untuk meringkaskan, jawab secara ringkas soalan utama mengenai topik ini:

1. Di mana dan di mana rantai fenomena resonans diperhatikan?

Dalam litar kapasitif induktif.

2. Apakah syarat untuk berlakunya resonans arus dan voltan?

Ia berlaku dalam keadaan reaktans sama. Litar mesti mempunyai rintangan aktif minimum, dan frekuensi sumber kuasa mesti sepadan dengan frekuensi resonan litar.

3. Bagaimana mencari frekuensi resonan?

Dalam kedua kes, dengan formula:w = (1 / LC) ^ (1/2)

4. Bagaimana untuk menghilangkan fenomena tersebut?

Dengan meningkatkan rintangan dalam litar atau mengubah frekuensi.

Sekarang anda tahu apakah resonans arus dan voltan, apakah syarat-syarat berlakunya dan aplikasi praktikalnya. Untuk menggabungkan bahan, kami mengesyorkan menonton video yang berguna mengenai topik ini:

Bahan berkaitan:

• Sebab-sebab kehilangan elektrik dalam jarak jauh
• Pengukuran frekuensi AC
• Cara mengira rintangan wayar