Колебательный контур

ГБПОУ МО «Гидрометеорологический техникум»

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР

Автор: Куняева Валентина Павловна, преподаватель спецдисциплин

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР

Электрическая цепь из соединенных индуктивности и емкости называется колебательным контуром (или фильтром).

Свободные электромагнитные колебания в контуре   — это периодические колебания, происходящие без потребления энергии от внешних источников.

Идеальный контур – это контур без активного сопротивления (только С и L), т.е. контур ,без потерь.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ В КОНТУРЕ

Возникновение свободных электромагнитных колебаний в контуре обусловлено перезарядкой конденсатора и возникновением ЭДС самоиндукции в катушке.

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР

Если индуктивность и емкость соединены параллельно, то такой колебательный контур называется параллельным.

Частота колебательного контура, на которой реактивные сопротивления емкости и индуктивности равны, называется резонансной частотой.

1/2πfС = 2πfL

Резонансная частота f p  = 1/2 π √LC

Параллельный контур на резонансной частоте имеет наибольшее сопротивление. График зависимости комплексного сопротивления контура (Z) от частоты называется амплитудно-частотной характеристикой.

На частоте ниже резонансной комплексное сопротивление имеет индуктивный характер, на частоте выше резонансной — емкостной.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР

Если индуктивность и емкость соединены последовательно, то такой колебательный контур называется последовательным.

Последовательный контур на резонансной частоте имеет наименьшее сопротивление, в десятки раз меньше, чем его сопротивление на частоте отличной от резонанса. Т.е. полная противоположность параллельному контуру.

Для расчетов используют характеристическое сопротивление контура 

 =U c /I L ;

Колебательный контур характеризуют добротностью Q

КОНТУР С ПОТЕРЯМИ

• В реальном колебательном контуре всегда есть потери на активном сопротивлении.
• Катушка обладает сопротивлением потерь, так как энергия расходуется на нагрев провода, из которого она намотана.
• Конденсатор тоже имеет сопротивление потерь. 
• Свободные колебания в реальном контуре являются затухающими.

Скорость убывания амплитуды колебаний характеризуется затуханием контура d.

d=1/Q

Q – добротность контура.

Чтобы колебания были незатухающими, контур должен получать энергию от источника переменной ЭДС. Такие колебания называются вынужденными.

ДОБРОТНОСТЬ КОНТУРА (Q)

Величина показывающая, как сильно меняется сопротивление контура при резонансе по отношению к частотам вне резонанса, называется добротностью, обозначается “Q”.

Добротность характеризует потери в контуре. Чем меньше потери, тем выше добротность и соответственно тем больше меняется сопротивление контура при наступлении резонанса.

На рисунке добротность контура 3 наибольшая, а добротность контура 1 наименьшая.

Определить характеристическое сопротивление и добротность контура

R=6Ом; L=10мГн; С=444*10 -6 мкФ

СВЯЗАННЫЕ КОНТУРЫ

Связанными называются контуры, взаимно влияющие друг на друга. Наибольшее распространение получили системы из двух связанных контуров.

Первичный контур получает энергию от источника ЭДС, а вторичный контур получает энергию от первичного контура.

ВИДЫ СВЯЗИ

Трансформаторная

Индуктивная

Емкостная

ВЫВОДЫ

• Колебательный контур — это устройство, состоящее из индуктивности и емкости.

• В последовательном колебательном контуре индуктивность и емкость соединены последовательно, в параллельном — параллельно.

• Основными характеристиками колебательных контуров являются резонансная частота и добротность.

• Сопротивление последовательного колебательного контура на резонансной частоте минимально, а у параллельного — максимально.

• Способность контуров выделять нужные частоты широко используется в радиотехнических схемах.