Колебательный контур — электрическая цепь, содержащая последовательно соединённые катушку индуктивности и конденсатор. В такой цепи могут возбуждаться колебания тока (и напряжения).
Колебательный контур - простейшая система, в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания
Принцип действия
Пусть конденсатор ёмкостью C заряжен до напряжения U0. Энергия, запасённая в конденсаторе составляет
При соединении конденсатора с катушкой индуктивности ,в цепи потечёт ток I, что вызовет в катушке электродвижущую силу (ЭДС) самоиндукции, направленную на уменьшение тока в цепи. Ток, вызванный этой ЭДС (при отсутствии потерь в индуктивности) в начальный момент будет равен току разряда конденсатора, то есть результирующий ток будет равен нулю. Магнитная энергия катушки в этот (начальный) момент равна нулю.
Затем результирующий ток в цепи будет возрастать, а энергия из конденсатора будет переходить в катушку до полного разряда конденсатора. В этот момент электрическая энергия колебательного контура EC = 0. Магнитная же энергия, сосредоточенная в катушке, напротив, максимальна и равна
где L — индуктивность катушки, I0 — максимальное значение тока.
После этого начнётся перезарядка конденсатора, то есть заряд конденсатора напряжением другой полярности. Перезарядка будет проходить до тех пор, пока магнитная энергия катушки не перейдёт в электрическую энергию конденсатора. Конденсатор, в этом случае, снова будет заряжен до напряжения − U0.
В результате в цепи возникают колебания, длительность которых будет обратно пропорциональна потерям энергии в контуре.
В общем, описанные выше процесы в параллельном колебательном контуре называются резонанс токов, что означает, что через индуктивность и ёмкость протекают токи, больше тока проходящего через весь контур, причем эти токи больше в определённое число раз, которое называется добротностью. Эти большие токи не покидают пределов контура, так как они противофазны и сами себя компенсируют. Стоит также заметить, что сопротивление параллельного колебательного контура на резонансной частоте стремится к бесконечности (в отличии от последовательного колебательного контура, сопротивление которого на резонансной частоте стремится к нулю), а это делает его незаменимым фильтром.
Стоит заметить, что помимо простого колебательного контура, есть ещё колебательные контуры первого, второго и третьего рода, что учитывают потери и имеют другие особенности.
Объяснение:
Дано:
P = 500 Вт
cos φ = 0,5
I = 20 А
R - ?
XL - ?
Z - ?
U - ?
Из формулы для активной мощности:
P = I²·R·cos φ
Активное сопротивление:
R = P / (I²·cos φ)
R = 500 / (20²·0,5) = 2,5 Ом
Полная мощность:
S = P / cos φ = 500 / 0,5 = 1000 В·А
Реактивная мощность:
Q = √ (S² -P²) = √ (1000² - 500²) ≈ 870 вар
Но:
Q = I²·XL·sin φ
sin φ = √ (1 - cos² φ) = √ (1-0,5²) ≈ 0,87
Индуктивное сопротивление:
XL = Q / (I²·sinφ)
XL = 870 / (20²·0,87) ≈ 2,5 Ом
Полное сопротивление:
Z = √ (R²+XL²)
Z = √(2,5² + 2,5²) ≈ 3,5 Ом
Напряжение в сети:
U = I·Z = 20·3,5 = 70 В
