Rezonanční obvod
Rezonanční obvod[1] je oscilační elektrický obvod tvořený zdrojem střídavého elektrického napětí budícího střídavý elektrický proud procházející sériovým zapojením odporu, indukčnosti a kapacity. Při určité tzv. rezonanční frekvenci se v tomto obvodu vyrovnává kapacitní a induktivní reaktance a rezonanční obvod se pro tuto frekvenci chová jako rezistance.
Energie v obvodu se vyvažuje poklesem napětí na kondenzátoru a nárůstem proudu procházejícím cívkou v souladu s časovou konstantou obvodu. Cívka je charakteristická svou indukčností a kondenzátor svou kapacitou. Při průchodu proudu obvodem se v cívce periodicky vytváří a zaniká magnetické pole a kondenzátor se periodicky nabíjí a vybíjí. Tento jev se nazývá rezonance.
RLC obvod (střídavý)
Přechodový jev obvodu lze popsat diferenciální rovnicí druhého řádu, v které rezistance tlumí kmitání proudu. Celkové napětí je podle 2.Kirchhoffova zákona rovno součtu napětí .
V obvodu mohou nastat tři případy:
Na induktivní reaktanci bude stejné napětí jako na kapacitní reaktanci a sériový RLC obvod bude v rezonanci. K tomuto stavu dochází při rezonanční frekvenci a fázový posun φ je roven 0.
Na induktivní reaktanci bude menší napětí než na kapacitní reaktanci a sériový RLC obvod bude mít kapacitní charakter. Rozdíl induktivní a kapacitní reaktance bude záporný, díky čemuž bude proud v obvodu předbíhat napětí o úhel φ.
Na induktivní reaktanci bude větší napětí než na kapacitní reaktanci a sériový RLC obvod bude mít indukční charakter. Rozdíl induktivní a kapacitní reaktance bude kladný, díky čemuž bude napětí v obvodu předbíhat proud o úhel φ.
Celková impedance obvodu je dána vztahem:
Rezonanční frekvence
Vycházíme z předpokladu, že se induktivní a kapacitní reaktance při rezonanci rovnají. Platí Thomsonův vzorec (závislost rezonanční frekvence na indukčnosti a kapacitě):
Sériový rezonanční obvod má při rezonanční frekvenci nejmenší impedanci a největší proud, jenž je v celém obvodu konstantní.
Fázorové diagramy
Frekvence nižší než rezonanční
Frekvence rovna rezonanční
Frekvence vyšší než rezonanční
Reference
- ↑ Rezonance. physics.mff.cuni.cz [online]. [cit. 2020-11-01]. Dostupné online.
Související články
Externí odkazy
- Obrázky, zvuky či videa k tématu Rezonanční obvod na Wikimedia Commons
- Kniha Praktická elektronika/RLC obvody ve Wikiknihách
- (anglicky) falstad.com – demonstrační applet v Javě
- (anglicky) ngsir.netfirms.com – demonstrační applet v Javě
- (česky) Sériový RLC obvod v Encyklopedii fyziky
- (česky) Kalkulátor - RLC obvod v ustáleném stavu