Вынужденные колебания в последовательном контуре
Чтобы колебания в контуре сделать незатухающими, в него периодически необходимо добавлять энергию, компенсируя тем самым ее потери в контуре. Для этого к контуру подключают генератор переменного напряжения. Возникающие при этом в контуре электрические колебания называют вынужденными, так как они создаются под действием внешней силы.
Последовательным называется контур, элементы которого L и С включены последовательно с источником переменного напряжения. В реальном контуре, кроме элементов L и С. следует учитывать и сопротивление
потерь R, обусловленное в основном активным сопротивлением катушки, потерями в диэлектрике конденсатора и внутренним сопротивлением источника переменного напряжения (рис. 1.11). Ток в таком контуре определяется выражением
Частота f = fР, на которой реактивные сопротивления и принимают одинаковые значения, называется резонансной. На резонансной частоте мнимая часть в выражении (1.4) равна нулю:
а ток в контуре имеет наибольшее значение.
Из выражения (1.5) следует, что
т. е. резонансная частота последовательного колебательного контура совпадает с частотой собственных колебаний.
Совпадение частоты переменного напряжения генератора с частотой собственных колебаний последовательного колебательного контура, обеспечивающее равенство напряжений на реактивных элементах и максимальный ток в контуре, называют резонансом напряжений.
Так как при резонансе напряжений и XL = Хс = , то добротность контура
показывает, во сколько раз на резонансной частоте напряжения на реактивных элементах контура превышают
напряжение, подводимое к контуру от внешнего генератора. В радиотехнических цепях применяются контуры с добротностью от нескольких единиц до нескольких сотен.
При отклонении частоты переменного напряжения от резонансной полное сопротивление Z контура увеличивается, а ток уменьшается.
Графическую зависимость амплитуды тока в контуре от частоты называют резонансной кривой. Ее ход зависит от добротности контура: чем меньше добротность, тем более пологой оказывается резонансная кривая и тем меньше амплитуда тока (рис. 1.12, а).
Полоса частот, заключенная между частотами ) и , на которых амплитуда тока в контуре убывает в раз по сравнению с ее значением на резонансной частоте (рис. 1.12, б), называется поло-
сой пропускания контура. Она связана с добротностью контура соотношением
Настройка контура в резонанс осуществляется путем изменения частоты подводимого к контуру переменного напряжения либо путем изменения частоты собственных колебаний. Последнее достигается изменением индуктивности или емкости контура.