صدى التيارات

اتصال متوازي لمكثف ومحث في دائرة تيار متناوب

تأمل الظواهر في السلسلة التيار المتناوبيحتوي على مولد ومكثف ومحث متصل بالتوازي. افترض أن الدائرة ليس لها مقاومة نشطة.

من الواضح ، في مثل هذه الدائرة ، أن جهد كل من الملف والمكثف في أي وقت يساوي الجهد الذي طوره المولد.

يتكون التيار الكلي في الدائرة من التيارات في فروعها. يتأخر التيار في الفرع الاستقرائي عن الجهد في الطور بمقدار ربع الفترة ، ويقوده التيار في الفرع السعوي في نفس ربع الفترة. لذلك ، فإن التيارات الموجودة في الفروع في أي لحظة من الوقت تتحول إلى مرحلة إزاحة بالنسبة لبعضها البعض بمقدار نصف فترة ، أي أنها في الطور المضاد. وبالتالي ، يتم توجيه التيارات في الفروع في أي وقت تجاه بعضها البعض ، ويكون التيار الكلي في الجزء غير الممنوح من الدائرة مساويًا للاختلاف بينهما.

هذا يعطينا الحق في كتابة المساواة I = IL- دائرة متكاملة

حيث أنا- القيمة الفعالة للتيار الكلي في الدائرة، I L والدوائر المتكاملة - القيم الفعالة للتيارات في الفروع.

باستخدام قانون أوم لتحديد القيم الفعالة للتيار في الفروع ، نحصل على:

Il = U / XL و Az ° C = U / XC

إذا كانت الدائرة تهيمن عليها المقاومة الاستقرائية ، أي. XL أكثر XC ، التيار في الملف أقل من التيار في المكثف ؛ وبالتالي فإن التيار في القسم غير الممنوح من الدائرة يكون بالسعة بطبيعته وستكون الدائرة ككل للمولد بالسعة. على العكس من ذلك ، مع XC أكبر من XL ، يكون التيار في المكثف أقل من التيار في الملف ؛ وبالتالي فإن التيار في القسم غير الممنوح من الدائرة يكون حثيًا ، وستكون الدائرة ككل للمولد حثيًا.

لا ينبغي أن ننسى أنه في كلتا الحالتين يكون الحمل تفاعليًا ، أي الدائرة لا تستهلك طاقة المولد.

صدى التيارات

دعونا الآن نفكر في الحالة التي يكون فيها المكثف والملف المتصلين بالتوازي متساويين في تفاعلهما ، أي XlL = X درجة مئوية.

إذا افترضنا ، كما في السابق ، أن الملف والمكثف ليس لهما مقاومة نشطة ، فعندئذٍ إذا كانت تفاعلاتهما متساوية (YL = Y ° C) ، فإن إجمالي التيار في الجزء غير الممنوح من الدائرة سيكون صفراً ، بينما في الفروع متساوية سوف تتدفق التيارات بأكبر حجم. في هذه الحالة ، تحدث ظاهرة تيارات الرنين في الدائرة.

عند الرنين الحالي ، فإن القيم الفعالة للتيارات في كل فرع ، والتي تحددها النسب IL = U / XL و Аz ° С = U / XC ستكون متساوية مع بعضها البعض ، بحيث تكون XL = XC.

قد تبدو النتيجة التي توصلنا إليها غريبة إلى حد ما للوهلة الأولى. في الواقع ، يتم تحميل المولد بمقاومتين ولا يوجد تيار في الجزء غير الممنوح من الدائرة ، بينما تتدفق التيارات المتساوية ، علاوة على ذلك ، في المقاومات نفسها.

يفسر ذلك من خلال سلوك المجال المغناطيسي للملف و المجال الكهربائي لمكثف… في صدى التيارات ، كما في صدى الجهد، هناك تذبذب في الطاقة بين مجال الملف ومجال المكثف. يبدو أن المولد ، بعد توصيل الطاقة إلى الدائرة ، معزول. يمكن إيقاف تشغيله تمامًا وسيتم الحفاظ على التيار في الجزء المتفرع من الدائرة بدون مولد بواسطة الطاقة التي تخزنها الدائرة في البداية. أيضًا ، سيبقى الجهد عبر أطراف الدائرة تمامًا كما هو مطور بواسطة المولد.

وهكذا ، عندما يكون المحث والمكثف متصلين بالتوازي ، حصلنا على دائرة مذبذب تختلف عن تلك الموصوفة أعلاه فقط في أن المولد الذي يخلق التذبذبات غير متصل مباشرة بالدائرة والدائرة مغلقة. الرسوم البيانية للتيارات والجهد والطاقة في الدائرة عند رنين التيارات: أ - المقاومة النشطة تساوي الصفر ، الدائرة لا تستهلك الطاقة ؛ ب - الدائرة لها مقاومة نشطة ، ظهر تيار في الجزء غير الممنوح من الدائرة ، الدائرة تستهلك الطاقة

يتم تحديد L و C و e ، حيث يحدث الرنين الحالي ، كما هو الحال في رنين الجهد (إذا أهملنا المقاومة النشطة للدائرة) ، من خلال المساواة:

ωL = 1 / درجة مئوية

لذلك:

إريس = 1/2 درجة مئوية

Lres = 1 / ω2C

القطعة = 1 / 2L

عن طريق تغيير أي من هذه الكميات الثلاثة ، يمكن تحقيق المساواة Xl = X ° C ، أي تحويل الدائرة إلى دائرة متذبذبة.

لذلك ، لدينا دائرة تتأرجح مغلقة يمكننا من خلالها إحداث تذبذبات كهربائية ، أي التيار المتناوب. وإذا لم يكن الأمر يتعلق بالمقاومة النشطة التي تمتلكها كل دائرة متذبذبة ، فقد يوجد تيار متناوب باستمرار فيها.يؤدي وجود المقاومة النشطة إلى حقيقة أن التذبذبات في الدائرة تتلاشى تدريجياً ، وللحفاظ عليها ، هناك حاجة إلى مصدر للطاقة - مولد التيار المتردد.

في دارات التيار غير الجيبية ، تكون أوضاع الرنين ممكنة للعديد من المكونات التوافقية.

تستخدم التيارات الرنانة على نطاق واسع في الممارسة. تُستخدم ظاهرة الرنين الحالي في مرشحات تمرير النطاق كمشبك كهربائي يؤخر ترددًا معينًا. نظرًا لوجود مقاومة تيار كبيرة عند التردد f ، فإن انخفاض الجهد في الدائرة عند التردد f سيكون بحد أقصى. تسمى خاصية الحلقة هذه بالانتقائية ، ويتم استخدامها في أجهزة الاستقبال الراديوية لعزل إشارة محطة راديو معينة. تعتبر الدائرة المتذبذبة التي تعمل في وضع الطنين للتيارات أحد المكونات الرئيسية مولدات الكترونية.