Question

10. Почему при резонансе ток ветви с катушкой несколько больше тока конденсатора?

Answer 1

Для возникновения резонанса токов необходимо чтобы реактивные сопротивления емкости и индуктивности контура были равны. А также частота собственных колебаний контура была равна частоте колебаний источника тока.

Во время наступления резонанса токов или так называемого параллельного резонанса напряжение на элементах контура остается неизменным и равным напряжению, которое создает источник. Поскольку он подключен параллельно контуру. Потребление тока от источника будет минимально, так как сопротивление контура при наступлении резонанса резко увеличится.

Сопротивление колебательного контура относительно источника колебаний будет иметь чисто активный характер. То есть не будет, провялятся ни емкостная, ни индуктивная составляющая. И сдвиг фаз между током и напряжением будет отсутствовать.

В тоже время ток через индуктивность будет отставать от напряжения на 90 градусов. А ток в емкости буде опережать напряжение на те же 90 градусов. Таким образом, токи в реактивных элементах контура будут сдвинуты по фазе на 180 градусов друг относительно друга.

В итоге получается, что в параллельном колебательном контуре протекают реактивные токи достаточно большой величины, но при этом он от источника напряжения потребляет малый ток необходимый лишь для компенсации потерь в контуре. Эти потери обусловлены наличием активного сопротивления сосредоточенного по большей части в индуктивности.

Источник затрачивает энергию при включении, заряжая емкость. Далее энергия, накопленная в электрическом поле конденсатора, переходит в энергию магнитного поля индуктивности. Индуктивность возвращает энергию емкости, и процесс повторяется снова. Источник напряжения лишь должен компенсировать потери энергии в активном сопротивлении контура.

Answer 2

При резонансе в электрическом контуре, состоящем из катушки (индуктивности) и конденсатора, сдвиг фаз между током и напряжением на элементах контура достигает 90 градусов. Это означает, что ток в катушке и ток в конденсаторе находятся в противофазе.

При резонансе амплитуды напряжения и тока на катушке и конденсаторе будут максимальными. Однако, так как токи в катушке и конденсаторе находятся в противофазе, их амплитуды складываются векторно, а не арифметически. Это приводит к тому, что итоговый ток в ветви может быть значительно больше амплитуды тока в конденсаторе.

Иными словами, когда амплитуды токов в катушке и конденсаторе достигают максимума, они складываются, и ток в ветви, содержащей катушку, будет больше тока в конденсаторе.

Это связано с принципом резонанса, при котором энергия переходит между индуктивностью и емкостью в контуре. Когда частота внешнего источника совпадает с собственной частотой контура, происходит усиление колебаний и амплитуды токов и напряжений на элементах контура.