Se induttori e condensatori sono collegati in serie ad un circuito CA, agiranno a modo loro sul generatore che alimenta il circuito e sulla relazione di fase tra corrente e tensione.
Gli induttori introducono uno sfasamento, in cui la corrente provoca un ritardo della tensione di un quarto di ciclo, mentre i condensatori causano un ritardo della tensione e della corrente nel circuito di un quarto di ciclo. Pertanto, l'effetto dell'induttanza e della resistenza sullo sfasamento tra corrente e tensione in un circuito è opposto a quello della resistenza capacitiva.
Ciò porta al fatto che lo sfasamento totale tra corrente e tensione in un circuito dipende dal rapporto tra resistenza induttiva e resistenza capacitiva.
Se il valore della resistenza capacitiva di un circuito è maggiore del valore induttivo, allora il circuito è essenzialmente capacitivo, il che significa che la tensione è in ritardo rispetto alla fase della corrente. Al contrario, se l'induttanza e la resistenza del circuito sono maggiori dell'induttanza capacitiva, la tensione è antecedente alla corrente, quindi il circuito è induttivo.
A causa degli effetti opposti di questi resistori nel circuito, uno dei resistori Xc è indicato come segno negativo, mentre la reattanza totale è determinata dalla seguente formula:
Applicando la legge di Ohm a questa catena, otteniamo:
Questa formula può essere convertita come segue:
Il valore effettivo del componente di tensione totale nel circuito XL può superare l'induttanza e la resistenza del circuito, mentre il valore effettivo del componente di tensione totale nel circuito IX C può superare la resistenza capacitiva.
Pertanto, la tensione totale di un circuito composto da un collegamento in serie di bobine e condensatori può essere considerata composta da due termini, i cui valori dipendono dall'induttanza e dalla resistenza capacitiva del circuito.
Riteniamo che questo circuito non abbia resistori attivi. Tuttavia, se la resistenza attiva del circuito è molto piccola e può essere ignorata, la resistenza totale del circuito viene determinata dalla seguente formula:
Dove R è la resistenza attiva totale del circuito e XL - XC è la sua reattanza totale. Abbiamo il diritto di scrivere la formula per la legge di Ohm:
Risonanza della comunicazione
I resistori induttivi e capacitivi collegati in serie si tradurranno in uno sfasamento minore tra corrente e tensione in un circuito CA rispetto all'inclusione separata nel circuito.
In altre parole, a causa dell'azione simultanea di questi due reattori con proprietà diverse nel circuito, si verifica una compensazione per lo sfasamento (distruzione reciproca).
Compensazione completa, cioè quando la resistenza indotta è uguale al circuito, cioè quando la resistenza capacitiva di X subisce una completa eliminazione dello sfasamento tra la corrente e la tensione in questo circuito XL=X. Lo stesso vale per ω L=1/ω C.
In questo caso il circuito si comporterà come un resistore attivo puro, come se non fossero presenti bobine o condensatori. Il valore di questo resistore è determinato dalla somma della resistenza effettiva della bobina e del filo di collegamento. In questo caso, il valore della corrente effettiva nel circuito sarà massimo e determinato dalla formula I=U/R della legge di Ohm, dove ora è impostato R. invece di R.
Allo stesso tempo, la tensione proxy diventerà uguale tra la bobina Ø L=me XL e il condensatore Uc=me XC, e sarà la più grande possibile. Nel caso in cui la resistenza attiva del circuito sia piccola, queste tensioni possono superare di parecchie volte la tensione totale U sui terminali del circuito. Questo interessante fenomeno si chiamarisonanza in serienell'ingegneria elettrica.
Nella foto. La figura mostra le curve di tensione, corrente e potenza della risonanza in serie nel circuito.
Va ricordato che le impedenze XL e XC sono variabili a seconda della frequenza della corrente, e c'è almeno una leggera modifica alla loro frequenza, ad esempio, aumentando a XL=ω L aumenterà e X è C ^=1/ω S diminuirà. Pertanto, la risonanza della tensione viene immediatamente distrutta nel circuito e, insieme alla resistenza attiva, nel circuito appare la reattanza. Se la dimensione dell'induttanza o della capacità del circuito viene modificata, si verificherà la stessa situazione.
Attraversorisonanza in serie, la potenza della sorgente di corrente verrà utilizzata solo per vincere la resistenza attiva del circuito, cioè per riscaldare il conduttore.
In un circuito con induttore, infatti, esiste una risonanza energetica, che si riferisce alla transizione periodica di energia dal generatore al campo magnetico della bobina. Nei circuiti con condensatori accade la stessa cosa, ma a causa dell'energia del campo elettrico del condensatore. In un circuito con condensatori e induttori durante la risonanza in serie (XL=XC), l'energia rilasciata dal circuito viene periodicamente trasferita dalla bobina al condensatore e viceversa. Solo il consumo energetico necessario per superare la resistenza attiva del circuito ricade sulla sorgente di corrente. Pertanto, in assenza di un generatore, l'energia viene scambiata tra condensatori e bobine.
Bisogna solo superare la risonanza della pressione sui prezzi, poiché l’energia del campo magnetico della bobina diventa disuguale rispetto all’energia del campo elettrico del condensatore, e ci sarà un eccesso di energia durante lo scambio di energia tra questi campi magnetici, che fluirà periodicamente dalla fonte di alimentazione al circuito o di nuovo al circuito.
Questo fenomeno è molto simile a quello della molla principale. Se non fosse per la forza di attrito che ne ostacola il movimento, il pendolo potrebbe risuonare continuamente senza l'aiuto di una molla (o del carico dell'orologio).
La molla comunica al pendolo una parte della sua energia al momento opportuno, aiutandolo a superare l'attrito e garantire la continuità della vibrazione.
Allo stesso modo, in un circuito, quando esiste risonanza, la sorgente di corrente consuma energia solo per superare la resistenza attiva del circuito, supportando così il processo di risonanza.
Pertanto, la nostra conclusione è che in determinate condizioni, XL=XC, un circuito CA costituito da un generatore e un induttore e un condensatore collegati in serie diventa un sistema risonante. Questo tipo di circuito è chiamato circuito risonante.
Dall'equazione XL=XC, possiamo determinare il valore della frequenza del generatore doverisonanza in seriesi verifica:
I valori di capacità e induttanza di un circuito sperimentatorisonanza in serie
Pertanto, la modifica di una qualsiasi di queste tre quantità (f res, L e C) può causare una risonanza in serie nel circuito, trasformandolo in un circuito risonante.