Явление резонанса напряжений

Резонанс напряжений - резонанс, происходящий в последовательном колебательном контуре при его подключении к источнику напряжения,частота которого совпадает с собственной частотой контура

Если в цепи переменного тока, который содержит последовательно включенные резистор, катушку индуктивности и конденсатор (рис. 1), (1)
то угол сдвига фаз между током и напряжением становится равным нулю (φ=0), т. е. изменения тока и напряжения происходят синфазно. Выражению (1) удовлетворяет частота (2)

В этом случае полное сопротивление цепи Z (см. предыдущий раздел) становится наименьшим, равным при этом активному сопротивлению R цепи, и ток в цепи задается этим сопротивлением, принимая максимальные (возможные при данном U_m) значения. При этом падение напряжения на активном сопротивлении равно внешнему напряжению, которое приложено к цепи (U_R=U), а падения напряжений на катушке индуктивности (U_L) и конденсаторе (U_C) одинаковы по амплитуде и противоположны по фазе. Это явление имеет название резонанс напряжений (последовательный резонанс), а частота (2) — резонансной частотой. Векторная диаграмма для резонанса напряжений дана на рис. 2, а зависимость амплитуды силы тока от ω уже была дана на рис. 3.

В случае резонанса напряжений

подставив в это выражение значения резонансной частоты и амплитуды напряжений на катушке индуктивности и конденсаторе, найдем

где Q — добротность контура: . Поскольку добротность обычных колебательных контуров больше единицы, то напряжение как на конденсаторе, так и на катушке индуктивности превышает напряжение, приложенное к цепи. Поэтому явление резонанса напряжений применяется в технике для усиления колебания напряжения какой-либо фиксированной частоты. Например, в случае резонанса на конденсаторе можно получить напряжение с амплитудой QU_m (Q - добротность контура, которая может быть значительно больше U_m). Это усиление напряжения имеет место только для узкого интервала частот вблизи резонансной частоты контура, что дает возможность выявить из многих сигналов одно колебание фиксированной частоты, т. е. на радиоприемнике настроиться на нужную длину волны. Явление резонанса напряжений следует учитывать при расчете изоляции электрических линий, которые содержат катушки индуктивности и конденсаторы, так как иначе может случиться их пробой.