Resonance Serijas RLC Šķērsumā
Apkopojiet RLC šķēršļu tīklu, kurā prezistors, induktors un kapasitors ir savienoti virzienā pāri sprieguma avotam. Šis seriālais RLC tīkls ir ar atšķirīgu īpašību rezonēt noteiktā frekvencē, ko sauc par rezonanču frekvenci.
Šajā tīklā, kas satur induktoru un kapasitoru, enerģija tiek glabāta divos dažādos veidos.
Kad strāva plūst caur induktoru, enerģija tiek glabāta magnētiskā laukā.
Kad kapasitors tiek uzlādēts, enerģija tiek glabāta statiskajā elektrostatiskajā laukā.
Magnētiskais lauks induktorā tiek izveidots ar strāvu, kuru nodrošina atlādējošais kapasitors. Līdzīgi, kapasitors tiek uzlādēts ar strāvu, ko rada sabrukošais magnētiskais lauks induktorā, un šis process turpinās bezgalīgi, izraisojot elektrisko enerģiju oscilācijas starp magnētisko lauku un elektrisko lauku. Dažos gadījumos, noteiktā frekvencē, ko sauc par rezonanču frekvenci, induktora reaktivitāte tīklā kļūst vienāda ar kapasitora reaktivitāti, kas izraisa elektrisko enerģiju oscilācijas starp kapasitora elektrisko lauku un induktora magnētisko lauku. Tas veido harmonisku oscilatoru strāvai. RLC tīklā rezistora klātbūtne izraisa šo oscilāciju samazināšanos laika gaitā, un to sauc par rezistora dempfēšanas efektu.
Induktora un kapasitora reaktivitātes maiņa ar frekvenci
Induktora reaktivitātes maiņa ar frekvenci
Zinām, ka induktora reaktivitāte XL = 2πfL nozīmē, ka induktora reaktivitāte ir tieši proporcionāla frekvencei (XL un prop ƒ). Kad frekvence ir nulle vai DC, induktora reaktivitāte arī ir nulle, tīkls darbojas kā saīsinājums; bet kad frekvence pieaug, induktora reaktivitāte arī pieaug. Bezgalīgā frekvencē induktora reaktivitāte kļūst bezgalīga, un tīkls darbojas kā atvērts tīkls. Tā nozīmē, ka, kad frekvence pieaug, induktora reaktivitāte arī pieaug, un kad frekvence samazinās, induktora reaktivitāte arī samazinās. Tātad, ja mēs uzzīmējam grafiku starp induktora reaktivitāti un frekvenci, tas ir taisna līnija, kas iet cauri sākumpunktam, kā parādīts augstāk minētajā attēlā.
Kapasitora reaktivitātes maiņa ar frekvenci
No kapasitora reaktivitātes formulas XC = 1 / 2πfC ir skaidrs, ka frekvence un kapasitora reaktivitāte ir inversi proporcionālas. DC gadījumā vai kad frekvence ir nulle, kapasitora reaktivitāte kļūst bezgalīga, un tīkls darbojas kā atvērts tīkls, bet kad frekvence pieaug un kļūst bezgalīga, kapasitora reaktivitāte samazinās un kļūst nulle bezgalīgā frekvencē, tad tīkls darbojas kā saīsinājums, tātad kapasitora reaktivitāte pieaug ar frekvences samazināšanos, un ja mēs uzzīmējam grafiku starp kapasitora reaktivitāti un frekvenci, tas ir hiperboliska līkne, kā parādīts augstāk minētajā attēlā.
Induktora un kapasitora reaktivitātes maiņa ar frekvenci
No iepriekšminētā, var secināt, ka induktora reaktivitāte ir tieši proporcionāla frekvencei, bet kapasitora reaktivitāte ir inversi proporcionāla frekvencei, t.i., zemas frekvences gadījumā XL ir zema, bet XC ir augsta, bet jābūt frekvencei, kurā induktora reaktivitātes vērtība kļūst vienāda ar kapasitora reaktivitāti. Ja tagad mēs uzzīmējam vienu grafiku starp induktora reaktivitāti un frekvenci un kapasitora reaktivitāti un frekvenci, tad jābūt punktam, kur šie divi grafiki krusto sevi. Krustpunkta vietā induktora un kapasitora reaktivitātes kļūst vienādas, un frekvence, pie kuras šīs divas reaktivitātes kļūst vienādas, sauc par rezonanču frekvenci, fr.
Pie rezonančas frekvences XL = XL
Pie rezonances f = fr un atrisinot augstāk minēto vienādojumu, mēs iegūstam,
Impedancijas maiņa ar frekvenci
Pie rezonances serijas RLC tīklā, abas reaktivitātes kļūst vienādas un izlīdzina sevi. Tātad rezonances gadījumā serijas RLC tīklā, pretplūsmas izraisītājs strāvai ir tikai rezistors. Pie rezonances, vispārējā impedancija serijas RLC tīklā ir vienāda ar rezistenci, t.i. Z = R, impedancija ir tikai reāla, bet nav imagināra, un šo impedanciju rezonančas frekvencē sauc par dinamisko impedanciju, un šī dinamiskā impedancija vienmēr ir mazāka par serijas RLC tīkla impedanciju. Pirms serijas rezonances, t.i. pirms frekvences, fr, dominē kapasitora reaktivitāte, un pēc rezonances dominē induktora reaktivitāte, un pie rezonances tīkls darbojas kā tikai rezistīvs tīkls, izraisojot lielu strāvas plūsmu caur tīklu.
