Lк было побольше, а Ск — поменьше.
Свободные колебания — один из главных героев радиоэлектроники. Достаточно вспомнить, что сами радиоволны, так же как и свет или рентгеновские лучи, это свободные колебания электромагнитного поля, непрерывный обмен энергией между его электрической и магнитной составляющими. Да и сами колебательные LC-контуры — непременные схемные узлы приёмников, телевизоров, сотовых телефонов и другой аппаратуры. В сильноточной электроаппаратуре колебательные контуры встречаешь нечасто, чаще они образуются случайно, и возникающие в них свободные колебания чаще всего нежелательны.
ВК-176.В двигателе постоянного тока обмотка электромагнита ОЭМ может получать питание от того же источника, что и обмотка якоря ОЯ. Последовательное (сериесное) соединение этих обмоток создаёт уникальные характеристики двигателя, очень ценные для транспортных машин, — при малой скорости двигатель очень сильно тянет, у него большой крутящий момент М. При большой скорости момент М малый. Именно поэтому в трамваях и электропоездах используют постоянный ток и сериесные двигатели.
Р-70. ДЕЦИБЕЛ — ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ ДЛЯ ЛЮБЫХ ПРОЦЕССОВ. Энциклопедия об этой единице пишет так: «Децибел — логарифмическая единица уровней, затуханий, усиления; десятая часть бела, то есть десятичный логарифм безразмерного отношения физической величины к одноимённой физической величине, принимаемой за исходную, умноженный на десять». Ну а если пояснить суть дела, как говорится, по-простому, то можно сказать, что в децибелах чаще всего показывают, во сколько раз одна какая-либо величина больше или меньше другой. Для того чтобы от этого самого «во сколько раз» перейти к децибелам или, наоборот, по названному числу децибел узнать соответствующее им «во сколько раз», проще всего пользоваться приведённой на этом рисунке таблицей (4) или другой более подробной таблицей такого же типа. Так, например, если вы знаете что ваш усилитель поднимает напряжение сигнала в 100 раз, то по таблице можете узнать, что он усиливает напряжение на 40 децибел. Здесь уместно отметить, что наша таблица разделена на две части. В левой положительные значения децибел говорят о повышении напряжения U (или тока 7) и отдельно мощности Р; в правой части таблицы отрицательные значения децибел говорят об ослаблении напряжения U (тока I) и отдельно мощности Р. Для мощности понадобилась отдельная строка потому, что она зависит от квадрата напряжения или квадрата тока. Перед таблицей приведено несколько построенных с её помощью рисунков, иллюстрирующих снижение громкости звучания голоса в телефонной системе (1), повышение звуковой мощности в системе звукозаписи (2) и повышение напряжения с помощью повышающего трансформатора (3).
Т-153. В последовательной LCR-цепи индуктивное сопротивление действует против ёмкостного. Для начала извлечём из памяти три уже установленные истины. Первое: во всех элементах последовательной цепи течёт один и тот же ток. Второе: переменное напряжение на конденсаторе отстаёт от тока на 90°. Третье: напряжение на катушке опережает ток в ней на 90°.
Если, обогащённые этими воспоминаниями, мы взглянем на последовательную цепь LCR (Р-66), то увидим, что напряжение на катушке UL и напряжение Uc на конденсаторе сдвинуты по фазе на 180°. То есть они противофазны, действуют друг против друга. Напряжения UL и Uc зависят от соответствующих реактивных сопротивлений XL и Хс и от величины тока, который по ним проходит. И следующий вывод: всё, что происходит в последовательной LCR-цепи, прежде всего зависит от частоты f переменного тока, она определяет соотношение сил главных героев — индуктивного и ёмкостного сопротивлений XL и Хс.
Т-154. На резонансной частоте сильно падает общее сопротивление последовательной LCR-цепи, и ток в ней резко возрастает. Попробуем подключить к последовательной LCR-цепи генератор с изменяемой частотой и будем постепенно её увеличивать. При этом индуктивное сопротивление XL тоже будет увеличиваться, а ёмкостное Хс — постепенно уменьшаться (Р-64). На какой-то частоте — давайте сразу же назовем её резонансной частотой fрез — сопротивления XL и Хс станут равными и, значит, уравняются напряжения UL и Uc. А так как эти напряжения противофазны, то на частоте fрез они полностью скомпенсируют друг друга, и генератор вообще перестанет чувствовать присутствие реактивных элементов, перестанет отдавать им часть своей э.д.с. На резонансной частоте резко уменьшится общее сопротивление цепи Z, и не просто уменьшится — XL и Хс полностью нейтрализуют друг друга, реально в цепи действует только одно активное сопротивление Rк. В итоге ток I совпадает по фазе с общим напряжением, из-за очень малого Rк ток резко возрастёт и столь же резко увеличатся напряжения UL и Uc. Но заметьте, увеличится каждое из них в отдельности, а общее суммарное напряжение на обоих реактивных элементах, как уже говорилось, будет равно нулю.
ВК-177.Сериесный двигатель сам автоматически делает то, что в грузовиках и легковых автомобилях делает водитель, переключая коробку перемены передач КПП. При подъёме, например, он включает шестерни (между двигателем и колёсами), понижающие скорость и повышающие силу вращения колёс М. При движении по ровной дороге включаются шестерни, повышающие скорость и снижающие М. Разработчики электромобилей уверены, что перейдут на сериесные двигатели и избавятся от КПП.
Весь этот процесс называется последовательным резонансом, или резонансом напряжений. Если после резонанса продолжать увеличивать частоту, то XL станет больше, чем Хс, и в цепи в основном начнёт действовать индуктивное сопротивление, ток уменьшится, а вместе с ним уменьшатся и напряжения UL и Uс.
Как видите, в последовательной LCR-цепи на особом положении оказывается только резонансная частота fрез, и из всех переменных токов контур особо выделяет ток именно этой частоты. Выделяется, правда, не строго одна определённая частота, а сравнительно узкая полоса близких частот, но частоты, далёкие от резонансной, в буквальном смысле слова подавлены.
При этом важную роль играет характеристика, с которой нас познакомили свободные колебания в LC-контуре, — добротность Q. Чем выше добротность, тем острее частотная характеристика последовательной LCR-цепи, которая имеет собственное название — «резонансная кривая». А чем острее резонансная кривая, тем лучше выделяется ток резонансной частоты из всех прочих переменных токов.
Т-155. На резонансной частоте сопротивление параллельной LCR-цепи резко возрастает. В самом упрощённом виде параллельную LCR-цепь можно рассматривать как состоящую из двух параллельно соединённых сопротивлений XL и Хс (Р-73.2). На низших частотах сопротивление XL мало, и катушка шунтирует конденсатор. На высших частотах снижается сопротивление Хс, и конденсатор шунтирует катушку. И лишь на резонансной частоте fрез никто никого не шунтирует (Т-8), и общее сопротивление параллельного LCR-контура оказывается весьма большим. При этом, естественно, уменьшается общий ток в цепи контура. И ещё одна интересная деталь: если включить параллельную LCR-цепь в делитель напряжения, то эта часть цепи (LCR) за счёт своего большого сопротивления на резонансной частоте будет выделять напряжение резонансной частоты из всех напряжений, подводимых к делителю.
ВК-178. В трёхфазном двигателе с вращающимся магнитным полем ток в роторном электромагните поочерёдно наводят токи расположенных по кругу фазовых катушек. Роторная катушка, разумеется, замкнута, иначе в ней не мог бы появиться ток, создающий её магнитное поле. Один из вариантов такого электромагнита — два кольца, соединённых перемычками. Это напоминает беличье колесо, которое зверёк непрерывно вращает, не подозревая, что имитирует работу мощной электрической машины.
Т-156. Почему резонансную частоту называют резонансной? Почему частоту, на которой выполняется условие XL = Хс, мы называем резонансной? Для начала вспомним, что частота, на которой выполняется условие XL = Хс, зависит от самой индуктивности L контура и от его ёмкости С: чуть изменишь один из этих параметров — и условие XL = Хс уже будет выполняться на другой частоте. А теперь вспомним, что нечто похожее мы наблюдали при возникновении свободных колебаний в LC-контуре. Частота колебаний в этом случае тоже определялась этими параметрами — индуктивностью L контура, его ёмкостью С, при их изменении менялась частота свободных колебаний. Эти два коротких воспоминания привели нас к ответу на поставленный вопрос. Частота fрез названа резонансной в связи с тем, что именно на этой частоте fрез мы наблюдаем не что иное, как резонанс (от латинского «резоно» — «откликаюсь») — совпадение частоты, на которой XL = Хс, с частотой свободных колебаний в контуре. При первом же поступлении энергии от внешнего генератора в контуре начинаются свободные колебания, и генератор поддерживает их, поскольку его частота точно такая же, как и частота этих свободных колебаний. Резонанс — вот что происходит при совпадении частоты генератора с частотой собственных колебаний в контуре, эти частоты равны и подсчитываются по одной и той же формуле.