La risonanza delle tensioni si verifica in un circuito elettrico che include diversi elementi: una fonte di alimentazione, un induttore e un condensatore. Gli elementi elencati sono collegati in serie. In questo caso, la sorgente di tensione ha una frequenza che coincide con l'anello interno. Questo è spesso usato nei filtri passa-banda.
Contenuto
- Connessione seriale
- Circuito CA
- Concetto di risonanza
- Beneficio e danno
Connessione seriale
L'induttore e il condensatore in serie nel circuito agiscono insieme in modo speciale sul generatore da cui il circuito è alimentato. Anche influenzano la relazione di fase di tensione e corrente:
- Il primo elemento sposta la fase, mentre la tensione inizia a superare la corrente di circa un quarto del periodo.
- Il secondo elemento agisce diversamente. Fa sì che la corrente superi la tensione anche di un quarto del periodo di fase.
La resistenza induttiva agisce sullo sfasamento, motivo per cui può essere considerata l'opposto della resistenza capacitiva. Di conseguenza, lo sfasamento finale tra tensione e corrente nel circuito dipende dall'effetto totale delle resistenze induttive e capacitive, nonché dalla relazione tra di esse. La natura della catena dipende anche da questo.
Se il valore omonimo supera l'opposto, il sistema può essere considerato capacitivo, poiché la corrente è superiore in fase. In una situazione diversa, la natura del circuito è considerata induttiva, perché la tensione domina.
La reattanza totale è facile da determinare. È necessario aggiungere due indicatori di resistenza:
- Induttivo dalla bobina.
- Capacitivo da un condensatore.
A causa del fatto che hanno l'effetto opposto, a uno di essi viene assegnato un segno negativo (di solito la capacità di un condensatore). Quindi la reattanza totale può essere trovata in questo modo: sottrai il condensatore dall'indice della bobina. Se la tensione totale viene divisa per il parametro trovato, quindi secondo la legge di Ohm, si ottiene la corrente. Questa formula può essere facilmente modificata convertendo in tensione. Sarà uguale al prodotto della forza attuale e della differenza tra le due resistenze (quella induttiva è presa dalla bobina e quella capacitiva è presa dal condensatore).
Se apri la parentesi, il primo valore rifletterà la misura effettiva della parte dello stress totale che sta cercando di superare la resistenza. Il secondo è il componente dell'intera tensione, che cerca di superare il parametro capacitivo. Quindi, lo stress totale può essere considerato come la somma di questi termini.
Di solito il valore della resistenza può essere trascurato. Se è troppo grande, devi comunque tenerne conto.
Per determinare questo valore devi calcolare la radice quadrata della somma delle due parti:
- Resistenza totale al quadrato.
- Il quadrato della differenza tra resistenza induttiva e capacitiva, cioè la reattanza totale.
Il passaggio alla legge di Ohm è ovvio. Se dividi la corrente per il valore trovato, puoi ottenere la tensione.
Circuito CA
Se colleghi una bobina a un condensatore in serie, c'è meno sfasamento rispetto a se questi elementi fossero collegati separatamente. Ciò è dovuto al fatto che questi elementi agiscono sulla catena in modo completamente diverso, spostando l'equilibrio in diverse direzioni. Compensano lo sfasamento, mediano il suo valore.
È anche possibile un equilibrio uguale. La piena compensazione del rapporto tra tensione e corrente si verificherà se la resistenza della bobina e del condensatore sono uguali tra loro. In questo caso, la catena si comporterà come se questi elementi non fossero inclusi in essa. L'azione del sistema sarà ridotta alla resistenza attiva netta formata dai fili di collegamento e dalla bobina. La forza attuale raggiungerà il suo valore massimo, può essere calcolata secondo la legge di Ohm standard.
Concetto di risonanza
Nella situazione descritta, le tensioni effettive sulla bobina e sul condensatore si equalizzeranno e raggiungeranno anche il valore massimo. Se la resistenza attiva in questo circuito è minima, gli indicatori locali saranno diverse volte superiori alla tensione totale. Questo fenomeno è solitamente chiamato risonanza di tensione.
È importante capire che le resistenze locali dipendono direttamente dagli indicatori attuali. Se la frequenza della corrente viene ridotta, il valore induttivo diminuirà e il valore capacitivo aumenterà. Oltre alla resistenza attiva, nella rete sorgerà anche la resistenza reattiva, a causa della quale la risonanza sarà annullata. Ciò accadrà anche se si modificano i valori di induttanza o capacità.
Se si verifica una risonanza nel circuito, l'energia della sorgente viene spesa esclusivamente per riscaldare i fili, cioè superamento della resistenza attiva, poiché la bobina trasferisce la corrente al condensatore e viceversa senza sforzo Generatore. Infatti, in un circuito con uno degli elementi, la corrente fluttua, passando periodicamente dalla sorgente al campo magnetico. Questo riguarda la bobina. Nel caso di un condensatore, si osserva una situazione simile, è coinvolto solo il campo elettrico. Se questi due elementi vengono combinati e si osserva anche la risonanza, l'energia si sposta ciclicamente dalla bobina al condensatore e viceversa. Inoltre, viene speso in misura maggiore solo a causa della resistenza del conduttore.
Se la risonanza è disturbata, la quantità di energia richiesta per il primo e il secondo elemento non corrisponde. Sorgerà un eccesso, che sarà coperto dagli sforzi del generatore. Questo processo può essere paragonato al movimento di un orologio a pendolo. Se non ci fosse forza di attrito, potrebbe oscillare senza l'uso di un peso aggiuntivo o una molla nel meccanismo. Ma questi elementi, quando necessario, trasferiscono parte della loro energia al pendolo, per cui vince la forza di attrito e si muove continuamente. Con la risonanza in un circuito elettrico, la quantità di energia che deve essere comunicata per mantenere l'oscillazione è minima.
Un circuito è considerato un circuito oscillante se sono soddisfatte più condizioni. Innanzitutto, la corrente deve essere variabile. In secondo luogo, il sistema deve includere un generatore, un condensatore e un induttore. Terzo, gli elementi devono essere collegati in serie. In quarto luogo, gli indicatori delle resistenze interne devono essere uguali.
Ma la risonanza è impossibile se la frequenza del generatore, la capacità e l'induttanza del circuito non corrispondono a valori che dipendono da altri parametri del circuito. Tutti sono calcolati utilizzando formule semplici speciali.
Beneficio e danno
La risonanza è spesso usata a vantaggio. Uno degli esempi quotidiani eclatanti è correzione radio. L'impianto elettrico del dispositivo è sintonizzato in modo tale che si verifichi la risonanza. Ciò aumenta la tensione attraverso la bobina e supera il valore nel circuito creato dall'antenna. Ciò è necessario per il normale funzionamento del ricevitore.
Ma a volte l'effetto della risonanza ha un effetto estremamente dannoso sulla tecnologia. Un aumento della tensione in alcune aree può portare al loro danno. A causa del fatto che i valori locali non corrispondono al generatore, singole parti o strumenti di misura possono essere danneggiati.
