Понятие о колебательных электрических цепях и резонансе

Резонансомназывается режим работы электрической цепи при гармоническом воздействии, при котором реактивная составляющая комплексного сопротивления или комплексной проводимости цепи равна нулю.

Колебательной или резонансной цепью называются электрическая цепь, содержащая индуктивности и ёмкости, в которой может возникать резонанс. Частота внешнего воздействия, соответствующая резонансному режиму работы цепи, называется резонансной частотой. В теории цепей различаю резонанс напряжений и резонанс токов.

Резонанс напряжений наблюдается в электрической цепи с последовательным соединением участков, содержащих индуктивности и ёмкости. Простейшей такой цепью является цепь, которая состоит из последовательно соединённых элементов R, L, C (рис. 10.7) и называется последовательным колебательным контуром.

На резонансной частоте индуктивное сопротивление одних участков цепи компенсируется ёмкостным сопротивлением других участков цепи, что обуславливает взаимную компенсацию реактивных составляющих напряжения на этих участках цепи. При этом сопротивление цепи имеет активный (резистивный) характер, фазовый сдвиг между напряжением и током на выводах цепи равен нулю, и реактивнаямощность на выводах цепи также равна нулю.

Резонанс токов наблюдается в электрической цепи с параллельным соединением участков, содержащих индуктивности и ёмкости. Простейшей цепью, в которой имеет место резонанс токов, является цепь, которая состоит из параллельно соединённых элементов R, L, C (рис. 10.8) и называется параллельным колебательным контуром. На резонансной частоте индуктивная проводимость одних участков цепи компенсируется ёмкостной проводимостью других участков цепи. В результате, полная проводимость цепи имеет активный (резистивный) характер, фазовый сдвиг между напряжением и ток на выводах цепи равен нулю, и реактивная мощность на выводах цепи также равна нулю.

Реальные колебательные контура состоят из: катушки индуктивности и конденсатора, которые не являются идеальными и в них кроме запасания энергии имеют место потери энергии, которые учитывается в схемах замещения (рис. 11.6, 11.7) путём включением сопротивления R, которое называется сопротивлением потерь контура.

Частотной избирательностью (селективностью) колебательных электрических цепей называется способность выделять из сложного воздействия гармонические колебания, частоты которых находится в окрестности резонансной частоты, и подавлять колебания с частотами вне этой окрестности. Такие цепи называются частотно-избирательными и находят широкое применение в различных радиотехнических устройства.