

18. Параллельный R-L-C контур. Резонанс токов.
РЕЗОНАНС ТОКОВ Рассмотрим параллельный контур (рис. 4).
Рис. 4
Вычислим входную проводимость схемы:
Y = |
|
|
1 |
+ |
|
1 |
|
= |
R1 − jωL |
+ |
|
R2 + j (ωC) |
= |
|
|||||||
|
R + jωL |
R + 1 ( jωC) |
|
R2 |
+ (ωL)2 |
|
R |
2 |
+ 1 (ωC)2 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
R2 |
|
|
ωL |
|
|
|
|
|
1 (ωC) |
|
|
||
= |
|
|
|
+ |
|
|
− j |
|
|
− |
|
|
|
||||||||
R2 |
+ (ωL)2 |
|
R2 |
+ 1 (ωC)2 |
R2 + (ωL)2 |
R2 + 1 (ωC)2 |
|||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
Резонанс наступает, когда реактивная часть входной проводимости становится равной нулю:
|
|
|
|
|
ωL |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
1 (ωC) |
|
, |
ωLR 2 |
+ |
|
L |
|
|
|
= |
R12 |
+ ωL2 |
, |
|||||||||||
|
|
R 2 |
+ (ωL) 2 |
|
R 2 + 1 (ωC) 2 |
ωC 2 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
ωC C |
|
|||||||||||||||||||||||||
ω |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− L) = CR 2 |
− L, |
|||||||||||||||||
2 LC 2 R 2 |
+ L − R 2 C − ω 2 L2 C = 0, ω 2 LC(CR 2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
ω = |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
CR 2 − L |
|
|
ω = |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
L C − R |
2 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
. |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CR22 − L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L C − R22 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
LC |
|
|
|
LC |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
Вводя обозначения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ω0 |
= |
|
|
ρ = |
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
, |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
LC |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
получим: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ω P = ω0 |
ρ 2 |
− R 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
ρ 2 − R 2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Резонанс возможен, если одновременно R1>ρ и R2>ρ или R1< ρ и R2<ρ, если R1<ρ, а R2>ρ или наоборот, то реззонансная частота - мнимая, т.е. резонанс не наступает, если же

R1=R2=ρ, то ωР=0/0, т.е. резонанс наступает при любой частоте. Рассмотрим входное сопротивление контура в этом случае:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
Z1 Z2 |
|
(ρ + jωL)(ρ − j |
|
|
|
|
) |
( |
|
|
+ |
|
jωL)( |
|
|
|
− j |
|
|
|
) |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ωC |
|
C |
C |
ωC |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Z = |
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
Z1 + Z2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
2ρ + j(ωL − j |
|
|
|
|
) |
|
|
2 |
|
L |
|
+ j(ωL − |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ωC |
|
|
|
|
|
|
|
j |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
ωC |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
( |
|
|
L |
|
+ jωL)(1 + jωC |
|
|
L |
) |
|
|
|
L |
+ jωL + jωC |
L |
− ω 2 |
LC |
|
|
L |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
= |
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
C |
= |
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
= |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
||||||||||
|
|
1 − ω 2 LC + jωC2 |
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
1 − ω 2 LC + jωC2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
1 − ω 2 |
LC + jωC2 |
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
= |
|
L |
|
|
|
|
|
C |
= |
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
1 − ω 2 |
LC + jωC2 |
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т.о. входное сопротивление контура равно ρ и от ω не зависит.
На рис. 5, а, б показаны векторные диаграммы резонанса в идеальном (R1=R2=0) и реальном контурах. Если R1=R2=0, то активная входная проводимость равна нулю, резонансная частота ωР= ω0, токи индуктивности и емкости равны и противоположны по фазе, входной ток равен нулю.
|
|
|
|
|
|
|
|
а) идеальный контур |
б) реальный контур |
||
|
|
Рис. 5. |