Практическая работа. Резонанс в электрической цепи
Цель: научиться решать задачи на явление резонанса.
Теория.
Рассмотрим процессы, происходящие на реальном участке цепи, представляющем собой последовательное соединение резистора, конденсатора и катушки индуктивности.
<Рисунок 1>
Одно из важных физических явлений – электрический резонанс.
Явление электрического резонанса впервые было описано выдающимся английским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом в 1868 году.
Из формулы
следует условие, при котором наступает электрический резонанс: сила тока максимальна при минимальном значении полного сопротивления цепи, т.е. когда:
Величина
называется реактивным сопротивлением или реактансом.
При электрическом резонансе цепь фактически обладает только активным сопротивлением, т.е. нет сдвига фаз между силой тока и напряжением, хотя до и после резонанса этот сдвиг фаз есть. Амплитуда установившихся колебаний силы тока при резонансе определяется:
Задание. 1.Списать решенную задачу. Задача . В последовательной резонансной цепи R = 2 Ом, C = 100 мкФ, L = 40 мГн,U=16 B. Определить резонансную частоту ω0, амплитуду установившихся колебаний силы тока.
Решение. Резонансная частота контура
ω0=1/√LC.
ω0=1/√(40⋅10^-3⋅100⋅10^-6)=500(рад/с).
Амплитуда установившихся колебаний силы тока при резонансе определяется по формуле: I= U/R.
I=16/2=8(A)
Ответ:500 рад/с, 8 А.
2. Ответить письменно на вопросы. 1.Запишите формулу для резонансной частоты. 2. Как изменится резонансная частота, если индуктивность катушки уменьшится в 4 раза? 3. Как изменится резонансная частота, если электроемкость конденсатора увеличится в 4 раза? 4.Задача.В последовательной резонансной цепи R = 4Ом,C = 50нФ, L = 50 мкГн,U=16 B. Определить резонансную частоту ω0, амплитуду установившихся колебаний силы тока и реактивное сопротивление.
Литература: Учебник Физика В. Ф. Дмитриева.
