电流谐振
交流电路中电容器和电感器的并联
考虑链中的现象 交流电包含并联连接的发电机、电容器和电感器。假设电路没有有源电阻。
显然,在这样的电路中,线圈和电容器的电压在任何时候都等于发电机产生的电压。
电路中的总电流由其支路中的电流组成。感性支路中的电流同相滞后电压四分之一周期,而容性支路中的电流超前同相四分之一周期。因此,在任何时刻支路中的电流都相对于彼此相移了半个周期,即它们是反相的。因此,任何时候支路中的电流都是相互导向的,电路中未支路部分的总电流等于它们的差值。
这给了我们写等式的权利 I = IL -integral circuit
我在哪里—— 电路中总电流的有效值, I L 和集成电路——分支电流的有效值。
利用欧姆定律确定支路中电流的有效值,我们得到:
Il = U / XL 和 Az° C = U / XC
如果电路以感性电阻为主,即。 XL More ▼ XC,线圈中的电流小于电容中的电流;因此,电路的未分支部分中的电流本质上是电容性的,而发电机的整个电路将是电容性的。反之,当XC大于XL时,电容中的电流小于线圈中的电流;因此,电路的未分支部分中的电流是感性的,并且发电机的整个电路将是感性的。
不应忘记,在这两种情况下,负载都是无功的,即该电路不消耗发电机的功率。
电流谐振
现在让我们考虑当并联连接的电容器和线圈的电抗相等时的情况,即XlL = X°C。
如果像以前一样,我们假设线圈和电容器没有有源电阻,那么如果它们的反应相等 (YL = Y° C),则电路未分支部分的总电流将为零,而分支部分的总电流等于电流将以最大幅度流动。在这种情况下,电路中会出现谐振电流现象。
在电流谐振时,由比率 IL = U / XL 和 Аz° С = U / XC 确定的每个分支中电流的有效值将彼此相等,因此 XL = XC。
乍一看,我们得出的结论似乎有些奇怪。事实上,发电机加载了两个电阻,电路的未分支部分没有电流,而电流相等,而且最大的电流流过电阻本身。
这可以通过线圈磁场的行为来解释,并且 电容器的电场... 在电流共振时,如 电压谐振,线圈的磁场和电容器的磁场之间存在能量波动。发电机在将能量传送到电路后,似乎被隔离了。它可以完全关闭,并且电路的分支部分中的电流将在没有发电机的情况下通过电路最初存储的能量来维持。此外,电路端子两端的电压将与发电机产生的电压完全相同。
因此,当电感器和电容器并联连接时,我们得到了一个振荡器电路,它与上述电路的不同之处仅在于产生振荡的发生器没有直接连接到电路并且电路是闭合的。
电流谐振时电路中的电流、电压和功率曲线图:a——有源电阻为零,电路不消耗能量; b——电路有一个有源电阻,电路未支路部分出现电流,电路消耗能量
与电压谐振一样(如果我们忽略电路的有源电阻),电流谐振发生时的 L、C 和 e 由以下等式确定:
ωL = 1 / ω°C
所以:
eres = 1 / 2π√LC
Lres = 1 / ω2C
件 = 1 / ω2L
改变这三个量中的任意一个,即可得到等式Xl = X°C,即电路变为振荡电路。
所以,我们有一个闭合的振荡电路,我们可以在其中引起电振荡,即交流电。而如果不是每个振荡电路都带有有源电阻,交流电可能会一直存在于其中。有源电阻的存在导致电路中的振荡逐渐减弱,并且为了维持它们,需要一个能源 - 交流发电机。
在非正弦电流电路中,各种谐波分量可能存在谐振模式。
谐振电流在实践中被广泛使用。电流谐振现象在带通滤波器中用作延迟特定频率的电气“钳位”。由于在频率 f 处存在显着的电流电阻,因此电路中在频率 f 处的压降将最大。环路的这种特性称为选择性,它在无线电接收器中用于隔离特定无线电台的信号。在电流谐振模式下工作的振荡电路是主要组件之一 电子发电机.