Переменный ток

Рассмотрим электрическую цепь, содержащую последовательно соединенные конденсатор емкостью , катушку индуктивностью и сопротивление , подключенную к переменному напряжению (рис. 14). В такой цепи возникают вынужденные колебания силы тока и напряжения.

Вынужденные электромагнитные колебания – это колебания, возникающие в колебательном контуре под действием внешней периодически изменяющейся ЭДС, подчиняющейся гармоническому закону

,

где – частота внешней ЭДС.

Рис. 14. Реальный колебательный контур

Резонанс в колебательном контуре – явление резкого возрастания амплитуды силы тока, которое происходит при совпадении частоты внешней ЭДС с собственной частотой колебательного контура (рис. 15).

Резонансная частота электрической цепи совпадает с собственной частотой свободных электромагнитных колебаний в этой цепи.

Установившиеся вынужденные электромагнитные колебания можно рассматривать как протекание переменного тока в цепи, содержащей резистор, катушку индуктивности и конденсатор. Сила тока и напряжение при этом будут изменяться со временем по гармоническому закону.

Рис. 15. График вынужденных колебаний; – частота внешней периодически изменяющейся ЭДС, – резонансная частота.

Каждый элемент такой цепи будет оказывать переменному току сопротивление.

Сопротивление резистора (активное сопротивление) переменному току равно (Ом):

Сопротивление конденсатора (Ом) переменному току:

.

Сопротивление катушки (Ом) переменному току:

.

Полное сопротивление цепи переменного тока, или импеданс (Ом)

.