Rezonanța de Tensiune și Curent

3.1. Scopul lucrării: Studierea experimentală a proprietăţilor circuitelor electrice cu unire consecutivă a elementelor în regimul de rezonanţă; trasarea curbelor de rezonanţă a circuitelor.

3.2. Sarcina teoretică

3.2.1. Să se studieze proprietăţile circuitelor electrice cu unire consecutiva.

3.2.2. Să se analizeze metoda de calcul a proprietăţilor elementelor in regimul de rezonanţă.

3.3. Îndrumări metodice

3.3.1. Noţiuni generale

Rezonanţa este regimul unui circuit electric pasiv, ce conţine bobine de inductanţă şi condensatori, în timpul căruia reactanţa de intrare ori susceptanţa reactivă de intrare sînt egale cu zero.

Rezonanţa în circuit poate fi obţinută:

- prin varierea frecvenţei f a tensiunii aplicate la circuit, cînd L=Const şi C=Const;

- prin varierea L sau C cînd f=Const.

Funcţiile se numesc caracteristice de frecvenţe, iar reprezentarea grafică a funcţiilor poartă denumirea de curbe de rezonanţă.

Rezonanţa de tensiune apare în circuitul electric cu unire consecutivă a elementelor ce conţin inductivitate şi capacitate (fig.1), cînd are loc condiţia de unde

În acest caz curentul şi tensiunea aplicată la circuit coincid după fază iar impedanţa (rezistenţa rezultantă) a circuitului este egală cu cea activă:

Inductanţa şi capacitanţa circuitului sînt egale între ele şi egale cu impedanţa caracteristică ori de undă a circuitului :

Curentul în momentul de rezonanţă I0 are valoarea maximă, fiindcă impedanţa circuitului în acest timp este minimă şi egală cu R.

În timp de rezonanţă tensiunea pe inductanţă UL0 este egală după valoare cu tensiunea pe capacitanţă UC0 şi se găseşte cu ea în opoziţie de fază, iar tensiunea pe rezistenţa activă este egală cu tensiunea aplicată la circuit (UR=U) (fig.2).

La rezonanţa de tensiune maximele de energie acumulate în cîmpul electric al capacităţii şi în cîmpul magnetic al inductanţei sînt egale între ele:

În timp de rezonanţă a tensiunii în circuit are loc schimbul neîntrerupt de energie între cîmpurile magnetic şi electric şi, în acelaşi timp, energia rezultantă a acestor cîmpuri rămâne constantă:

În caz dacă în circuit n-au loc pierderi (R=0), energia iniţial acumulată în contur, la conectarea lui la sursă oscilează în regimul de rezonanţă între L şi C, fără participarea sursei. Dacă circuitul conţine rezistenţa activă R, toată energia electrică, care în timpul rezonanţei se primeşte de contur de la sursă, se consumă în această rezistenţă. Tensiunile UL0 şi UC0 în timp de rezonanţă pot să depăşească considerabil valoare de tensiune la intrarea circuitului U, dacă ; din această cauză rezonanţa în circuitul consecutiv se numeşte rezonanţă de tensiune.

Raportul dintre tensiunea de inductanţă sau capacitanţă şi tensiunea aplicată la circuit, ce se găseşte în regimul de rezonanţă, se numeşte factor de calitate Q:

În instalaţiile radiotehnice contemporane factorul de calitate atinge valoarea 300 şi mai mult.

Rezonanţa de curent apare în circuitul electric cu unire în paralel a elementelor, ce conţin inductivitate şi capacitate (fig.3), cînd are loc condiţia:

sau

La rezonanţa de curent susceptanţa capacitativă bc a conturului paralel este egală după valoare cu susceptanţa inductivă bL iar admitanţa conturului Y- egală cu conductanţa lui g.