22. Что такое реактивное сопротивление? От каких факторов зависят индуктивное и емкостное сопротивления? Как рассчитать полное сопротивление исследованной цепи?

- Реактивное сопротивление – электрическое сопротивление переменному току, обусловленное передачей энергии магнитным полем (в индуктивностях) или электрическим полем (в конденсаторах).

- Реактивное сопротивление создаёт расхождение во времени изменения тока и напряжения – сдвиг фаз.

- Элементы, обладающие реактивным сопротивлением, называют реактивными.

Индуктивное сопротивление ( ) обусловлено возникновением ЭДС самоиндукции в элементе электрической цепи. Изменение тока и, как следствие, изменение его магнитного поля вызывает препятствующее изменению этого тока ЭДС самоиндукции. Величина индуктивного сопротивления зависит от индуктивности L элемента и частоты протекающего тока :

Ёмкостное[1] сопротивление ( ). Величина ёмкостного сопротивления зависит от ёмкости элемента C и также частоты протекающего тока f:

Здесь — циклическая частота, равна 2Пf.

Прямая и обратная зависимость этих сопротивлений от частоты тока f приводит к тому, что с увеличением частоты всё бо́льшую роль начинает играть индуктивное сопротивление и всё меньшую ёмкостное.

Как рассчитать полное сопротивление цепи?

23. Условие резонанса напряжений и токов.

Резонанс напряжений - резонанс, происходящий в последовательном колебательном контуре при его подключении к источнику напряжения, частота которого совпадает с собственной частотой контура.

Условие резонанса напряжений .

При резонансе напряжений или режимах, близких к нему, ток в цепи резко возрастает. В теоретическом случае при R=0 его величина стремится к бесконечности. Соответственно возрастанию тока увеличиваются напряжения на индуктивном и емкостном элементах, которые могут во много раз превысить величину напряжения источника питания.

(Условия получения резонанса токов такие же, как и для резонанса напряжений)

Резонанс токов — резонанс, происходящий в параллельном колебательном контуре при его подключении к источнику напряжения, частота которого совпадает с собственной частотой контура.

Резонанс токов, или параллельный резонанс, получается в случае, когда генератор нагружен на индуктивность и емкость, соединенные параллельно, т.е. когда генератор включен вне контура.

Условие резонанса токов или .

При этом, как следует . Таким образом, при резонансе токов входная проводимость цепи минимальна, а входное сопротивление, наоборот, максимально.

24. Как подсчитать активную мощность цепи при резонансе напряжений?

25. При исследовании катушки студент вначале подключил ее к сети переменного напряжением 220 В и измерил в ней ток. Затем он подключил ту же катушку к источнику постоянного тока с тем же напряжением, но ток измерить не успел, так как катушка сгоре­ла. Почему?

26. Как изменились бы экспериментальные зависимости при резонансе напряжений, если уменьшить активное R сопротивление до нуля. Покажите на графиках.

27. Сначала цепь настроили в резонанс, а затем частоту пи­тания цепи увеличили вдвое. В какую сторону и во сколько раз следует изменить емкость конденсатора, чтобы сохранить резо­нанс?

Любой колебательный контур состоит из двух элементов - ёмкости С и индуктивности L. Ещё один параметр, оказывающий значительное влияние на потери энергии контуром – резистивное сопротивление R.

(формулы и частотная характеристика, объясняют состояние и зависимость реактивных сопротивлений конденсатора XC и катушки индуктивности XL от частоты f.)

(Зеленая линия-линия зависимости реактивного сопротивления конденсатора XC от частоты f, которая указывает, что на низких частотах реактивное сопротивление конденсатора максимально, а с повышением частоты уменьшается по экспоненте - конденсатор превращается в "проводник".

Синяя-Линия зависимости реактивного сопротивления катушки индуктивности XL от частоты f.

Желтая-Резистивное сопротивление контура R, никак от изменения частоты не зависит.)