Урок 48. Резонанс в електричному колі

НА УРОЦІ  РОЗГЛЯНУЛИ
1. Вимушені коливання.
2. Резонанс.
3. Автоколивання.
4. Задача
У мережу змінної напруги 50 Гц включені послідовно лампоч- ка, конденсатор ємністю 40 мкФ і котушка, у яку повільно вво- дять сердечник. Індуктивність котушки без сердечника дорів- нює 125 мГн, а якщо сердечник увести повністю — 2 Гн. Опи- шіть, як буде змінюватися розжарення лампочки в міру введення в котушку сердечника..

  ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ
Підручник (К.): вивчити  за конспектом

ГОТУЄМОСЯ ДО УРОКУ

       Резонанс в електричному колі

    Резонансом у електричному коливальному контурі називають явище різкого збільшення амплітуди вимушених коливань сили струму при рівності частоти зовнішньої змінної напруги з власною частотою коливального контуру. Резонансна частота дорівнює відношенню одиниці до квадратного кореня з добутку індуктивності котушки та ємності конденсатора.

    Відомо багато випадків руйнування споруд унаслідок роботи малопотужних двигунів, які збуджували вимушені коливання на частоті, що збігалася з частотою власних коливань споруд. Надзвичайно важливим є запобігання виникнення резонансу під час конструювання всіх видів сучасного транспорту.

      Зрозуміло, що явище резонансу буває й корисним. Особливо широко це явище використовується у радіотехніці для підсилення коливань. Резонанс дає змогу відокремити сигнали різних радіостанцій. Явище резонансу використовується в будові частотомірів – приладів для вимірювання частоти змінного струм.

Відео "Вивчення електричного резонансу" >>>

Подумайте
1. Лампа накалювання, конденсатор і котушка індуктивності з’єднані послідовно й підключені до джерела змінної напруги. Коли в коло послідовно вмикають ще одну котушку, яскравість світіння лампи різко збільшується. У разі послідовного підключення третьої котушки яскравість світіння лампи стає такою, як спочатку. Поясніть явище. Як пов’язані між собою частота ν змінного струму, ємність C конденсатора й індуктивність L кожної із трьох однакових котушок?

Указівка. 2ω L =1/ω C, тобто під час увімкнення в коло двох котушок спостерігається резонанс.

2. Можна встановити режим резонансу в колі змінного струму, не змінюючи індуктивності й електроємності в колі. Як це зробити?

Механічний резонанс. Автоколивання

           ПРИГАДУЄМО. ПОВТОРЮЄМО.
                    ГОТУЄМОСЯ ДО УРОКУ

      Умови виникнення автоколивань:
1) потрібна система, в якій можливі вільні коливання;
2) для поповнення втрат енергії у системі необхідне зовнішнє джерело енергії;
3) має бути пристрій, який передає енергію від зовнішнього джерела до коливальної системи;
4) треба узгоджувати роботу передавального пристрою з коливаннями системи.
     Остання умова дістала назву здійснення зворотного зв 'язку.
     Автоколивання будь-якої природи можуть існувати лише у разі дотримання всіх зазначених умов.
      На мал. 2.18 наведено схему автоколивальної системи, за якою працюють, наприклад, годинникові механізми і генератори незатухаючих електромагнітних коливань.

      Мал. 2.19 ілюструє годинниковий механізм з маятником.
      Такий годинник у 1657 р. винайшов Хрістіан Гюйгенс.
      У цій автоколивальній системі коливання здійснює маятник. Джерелом енергії є гиря, піднята на певну висоту. З маятником зв'язаний анкер ab, який і здійснює зворотний зв'язок, тобто керує поповненням енергії, що втрачається внаслідок тертя в маятнику. Передає енергію від гирі до маятника зубчасте колесо, що своїми зубцями через анкер підштовхує маятник двічі за період.

Відео "Резонанс механічних коливань"


Відео "Танцюючий міст у США"


Відео "Застосування маятника в годиннику"