РЕЗОНАНС В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
При изучении вынужденных механических колебаний мы ознакомились с важным явлением — резонансом. Резонанс наблюдается в том случае, когда собственная частота колебаний системы совпадает с частотой изменения внешней силы. Если трение мало, то амплитуда установившихся вынужденных колебаний резко увеличивается. Совпадение законов механических и электромагнитных колебаний сразу же позволяет сделать заключение о возможности резонанса в электрической цепи, если эта цепь представляет собой колебательный контур, обладающий определенной собственной частотой колебаний. При механических колебаниях резонанс выражен отчетливо при малых значениях коэффициента трения ц. В электрической цепи роль коэффициента трения играет активное сопротивление R. Ведь именно наличие этого сопротивления в цепи приводит к превращению энергии тока во внутреннюю энергию проводника (проводник нагревается). Поэтому резонанс в электрическом колебательном контуре должен быть выражен отчетливо при малом активном сопротивлении R. Если активное сопротивление мало, то собственная частота колебаний в контуре определяется формулой Сила тока при вынужденных колебаниях должна достигать максимальных значений, когда частота переменного напряжения, приложенного к контуру, равна собственной частоте колебательного контура: Резонансом в электрическом колебательном контуре называется явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний силы тока при совпадении частоты внешнего переменного напряжения с собственной частотой колебательного контура. Амплитуда силы тока при резонансе. Как и в случае механического резонанса, при резонансе в колебательном контуре создаются оптимальные условия для поступления энергии от внешнего источника в контур. Мощность в контуре максимальна в случае, когда сила тока совпадает по фазе с напряжением. Здесь имеется полная аналогия с механическими колебаниями: при резонансе механической колебательной системы внешняя сила (аналог напряжения в цепи) совпадает по фазе со скоростью (аналог силы тока). Не сразу после включения внешнего переменного напряжения в цепи устанавливается резонансное значение силы тока. Установление колебаний происходит постепенно. Амплитуда колебаний силы тока нарастает до тех пор, пока энергия, выделяющаяся за период на резисторе, не сравняется с энергией, поступающей в контур за это же время: ит1т Это уравнение после упрощения приводится к виду Отсюда амплитуда установившихся колебаний силы тока при резонансе определяется уравнением При R-*-0 резонансное значение силы тока неограниченно возрастает: (/т)Рез_^0°. Наоборот, с увеличением R максимальное значение силы тока уменьшается, и при больших R говорить о резонансе уже не имеет смысла. Зависимость амплитуды силы тока от частоты при различных сопротивлениях (Rl