Теория электрических цепей презентация

Содержание

Лекция №7 Тема: Резонансные явления в колебательных контурах. Частотные характеристики

Слайд 1Дисциплина: Теория электрических цепей

Слайд 2Лекция №7


Тема: Резонансные явления в колебательных контурах. Частотные
характеристики


Слайд 3Учебные вопросы
1. Резонанс в последовательном колебательном контуре.
2. Частотные характеристики последовательного колебательного

контура.
3. Избирательные свойства последовательного колебательного контура.
4. Резонанс в параллельном колебательном контуре.
5. Частотные характеристики параллельного колебательного контура.

Слайд 4Литература
Попов В.П. Основы теории цепей: Учебник для вузов спец. "Радиотехника".-М.:

Высшая школа, 2007. с. 199-218, с.218-260.

Слайд 5Режимы работы последовательной RLC-цепи








Векторные диаграммы напряжений и токов
Активно-индуктивный

Активно-ёмкостной Активный (резонанс напряжений)

Слайд 6Свойства активно-индуктивного режима последовательной RLC-цепи











- напряжение опережает ток источника;
- цепь

имеет индуктивный характер;


Слайд 7Свойства активно-ёмкостного режима последовательной RLC-цепи


















- напряжение отстает от тока источника;
-

цепь имеет емкостной характер;

Слайд 8Свойства режима резонанса напряжений последовательной RLC-цепи
















- напряжение на индуктивном и

емкостном элементах полностью компенсируют друг друга, т.к. , а напряжение на резистивном элементе становится равным напряжению источника и совпадает по фазе с током;
- сопротивление цепи имеет чисто резистивный характер;

Слайд 9Резонансом называется режим работы электрической цепи, содержащей участки индуктивного и емкостного

характера, при котором разность фаз между напряжением и током на входе цепи равнa нулю.

Резонанс напряжений – это явление резонанса в электрической цепи, содержащей последовательно соединённые индуктивный и емкостной элементы.





Резонанс токов – это явление резонанса в электрической цепи, содержащей параллельно соединённые индуктивный и емкостной элементы.




Слайд 10РЕЗОНАНС В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ
Основным условием возбуждения резонанса напряжений в цепи

гармонического тока является равенство индуктивного и емкостного сопротивления цепи:




Слайд 11Характеристики резонанса напряжений

1. Резонансная частота:


2. Характеристическое (волновое) сопротивление:

3. Добротность и

затухание контура



Слайд 12Способы возбуждения резонанса
1 способ. При неизменных параметрах цепи
(L = const,

C = const) необходимо изменять угловую частоту напряжения источника питания (ω = var), приближая ее к собственной частоте цепи:


2 способ. При неизменной угловой частоте напряжения источника питания ( ω= const) необходимо изменять собственную угловую частоту цепи, изменяя ее параметры (L = var, C = var) и обеспечивая приближение собственной частоты контура к частоте напряжения источника питания:


Слайд 13






Свойства цепи при резонансе напряжений
1. Полное сопротивление цепи в резонансном

режиме имеет чисто резистивный характер, равно сопротивлению резистивного элемента и является минимальным:






Слайд 14






Свойства цепи при резонансе напряжений
2. Ток в цепи при резонансе

напряжений является максимальным и по характеру чисто активным, т.е. не имеет сдвига по фазе по отношению к напряжению:



Слайд 15






Свойства цепи при резонансе напряжений
3. Коэффициент мощности цепи равен единице,

полная мощность равна активной. Это означает, что ток в цепи при резонансе совершает максимальную полезную работу.





Слайд 16






Свойства цепи при резонансе напряжений
4. В цепи имеют место обратимые

преобразования энергии электрического и магнитного полей, причем интенсивность этих преобразований одинакова: энергия электрического поля конденсатора и энергия магнитного поля катушки преобразуются одна в другую с одинаковой скоростью .




Все колебания энергии (обратимые ее преобразования) имеют место только в пределах внешней цепи, возврата энергии к источнику нет .

Слайд 17






Свойства цепи при резонансе напряжений
5. Энергия, потребляемая контуром от источника,

равна энергии, теряемой в активном сопротивлении контура R. Колебательный процесс в контуре без потерь должен иметь незатухающий характер.


Слайд 18Физический смысл добротности контура




Добротность колебательного контура характеризует свойство колебательного контура запасать

энергию в реактивных элементах, она равна отношению энергии, запасаемой в контуре, к энергии потребляемой контуром за период колебаний, умноженному на 2π.

Слайд 19






Свойства цепи при резонансе напряжений
6. Действующие значения напряжений на реактивных

элементах равны между собой:




Добротность контура показывает во сколько раз напряжения на реактивных элементах контура при резонансе превышает значение приложенного к контуру напряжения.

Слайд 20 ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА





Зависимости от частоты параметров контура:


Амплитудно-частотные характеристики

– это зависимости действующих или амплитудных значений тока и напряжения от частоты:




Фазо-частотная характеристика

Слайд 21Амплитудно-частотные характеристики



Слайд 221. В дорезонансной области при ω

в зарезонансной области, при ω>ω0' - активно - индуктивный режим.
2. Кривая тока I(ω) достигает максимума при резонансной частоте.

ВЫВОДЫ

3. Кривая напряжения на индуктивности имеет максимум, смещенный в сторону больших частот по отношению к частоте резонанса.
4. Кривая напряжения на емкости имеет максимум, смещенный в сторону меньших частот по отношению к частоте резонанса

Слайд 23Расстройки колебательных контуров
Абсолютная расстройка – разность между частотой колебаний, подводимых к

контуру от источника, и резонансной частотой контура


Относительная расстройка – отношение абсолютной расстройки к резонансной частоте.



Обобщенная расстройка –


Обобщенная расстройка для случая
малых расстроек -


Слайд 24Нормированная амплитудно-частотная характеристика








Слайд 25Нормированная амплитудно-частотная характеристика



Вывод: чем больше добротность Q, тем уже АЧХ контура,

и тем лучше избирательные свойства цепи

Слайд 26Полоса пропускания контура
Абсолютной полосой пропускания называется величина



Относительной полосой пропускания называется

величина

Слайд 27Полоса пропускания контура


Граничная частота – это та частота, при которой средняя

мощность, поглощаемая последовательным контуром, вдвое меньше средней мощности, поглощаемой при резонансе:


Полоса пропускания последовательного колебательного контура – это диапазон частот, в пределах которого значения АЧХ составляют не менее , чем ее
максимального значения на резонансной частоте


Слайд 28Граничные частоты





Вывод: полоса пропускания, характеризующая избирательные свойства колебательного контура, пропорциональна резонансной

частоте и обратно пропорциональна добротности; относительная полоса пропускания равна затуханию контура.

Слайд 29Параллельный колебательный контур
Y1 = =

=


-j = g1 + jb1,





Y2 = = = + = g2+ jb2





Параллельным колебательным контуром называется электрическая цепь, в которой индуктивность и емкость включены параллельно источнику сигнала.

Слайд 30РЕЗОНАНС В ПАРАЛЛЕЛЬНОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ
Основным условием возбуждения резонанса токов в цепи

гармонического тока является равенство индуктивного и емкостного проводимостей цепи:








Слайд 31Резонансная частота и способы возбуждения резонанса токов
ω0'=

= ω0




Вывод: резонанса токов можно добиться теми же способами, которыми обеспечивается резонанс напряжений: изменением частоты приложенного к цепи напряжения ω или собственной резонансной частоты ω0', т.е. на основе равенства ω=ω0'.

Слайд 32






Свойства цепи при резонансе токов
1. Полная проводимость цепи при резонансе

токов имеет резистивный характер и является минимальной.






Y=g+j (bС-bL)



Слайд 33






Свойства цепи при резонансе токов
2. Ток в цепи при резонансе

токов является минимальным и по характеру чисто активным, т.е. не имеет сдвига по фазе по отношению к напряжению:



I0 = y0 ∙U = U∙ = U ∙g0 = U∙ymin= =Imin


Слайд 34Свойства цепи при резонансе токов
3. Действующие значения токов ветвей контура на

резонансной частоте одинаковы:


Слайд 35Свойства цепи при резонансе токов
4. Добротность параллельного колебательного контура совпадает с

добротностью последовательного контура, составленного из тех же элементов.


Q = = = =









Слайд 36 ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА





Зависимости от частоты параметров

контура:



Амплитудно-частотные характеристики – это зависимости действующих или амплитудных значений тока от частоты:




Фазо-частотная характеристика

Слайд 37Частотные характеристики
Выводы
1. В дорезонансной области при ω

а в зарезонансной области, при ω>ω0' - активно - емкостной режим.
2. Ток в момент резонанса в неразветвленной части цепи имеет минимальное значение, а токи в ветвях приблизительно равны между собой (равны их реактивные составляющие).

Похожие презентации

Физика на рыбалке 500
Элементы квантовой механики 435
Сферическое движение 703
Выбор мощности компенсирующих устройств 422
Динамика сооружений. Основные понятия. Динамические нагрузки. Методы расчета 393
Итоговая презентация за 6 семестр 349

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика