rezonans0000

Ćwiczenie 3

BADANIE ZJAWISK REZONANSOWYCH W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze zjawiskami rezonansowymi w obwodzie szeregowym RLC i w obwodzie równoległym RLC przy wymuszeniu sinusoidalnym, zapoznanie się z wpływem poszczególnych elementów na wielkości charakteryzujące rezonans i wykresy odpowiednich charakterystyk rezonansowych.

1. WPROWADZENIE

Rozpatrzmy obwód przedstawiony na rys. 3.1, złożony z liniowych elementów R, L, C o stałych wartościach, zasilany przebiegiem sinusoidalnym o stałej amplitudzie i zmiennej pulsacji (co) i pracujący w stanie ustalonym.

^^s' ^    Przy takich założeniach odpowiedź układu jest

również sinusoidalna o tej samej pulsacji co wymuszenie. Pulsacje obwodu, dla których część urojona impedancji wejściowej Im{Z_v,,_e} = 0 lub część urojona admitancji wejściowej Im{7_we} - 0, nazywamy pulsacjami rezonansowymi. Mówimy wówczas o tzw. rezonansie fazowym. Zjawisko rezonansu możemy wywołać przy stałych parametrach R, L, C poprzez zmianę częstotliwości zasilania lub przy stałej wartości częstotliwości zasilania poprzez zmianę indukcyjności L lub pojemności C. Obwód elektryczny RLC, będący w stanie rezonansu, nie pobiera ze źródła mocy biernej, gdyż zachodzi wzajemna kompensacja mocy biernej indukcyjnej (<»l|/|^_) z mocą bierną pojemnościową (——1/|²). Następuje zamiana

coC

energii pola magnetycznego cewki (W_L = 0,5 Li²) na energię pola elektrycznego kondensatora (Wc - 0,5 Cif ) bez udziału źródła. W stanie rezonansu ze źródła przekazywana jest do obwodu jedynie moc czynna (P), która zamieniana jest na ciepło wydzielane na rezystancji R. W zależności od sposobu połączenia elementów' R, L, C może w obwodzie wystąpić zjawisko rezonansu napięć (rezonans szeregowy) lub zjawisko rezonansu prądów (rezonans równoległy). W omawianym ćwiczeniu zajmiemy się przede wszystkim rezonansem napięć