Общие сведения. Цепь с последовательным соединением конденсатора и катушки с подвижным ферромагнитным сердечником изображена на рис

Цепь с последовательным соединением конденсатора и катушки с подвижным ферромагнитным сердечником изображена на рис. 4, а схема замещения этой цепи на рис. 5.

Рис. 4

Рис. 5

Для данной цепи справедливы следующие соотношения:

; ; ; ;
; ; ,

где	,	- действующие значения напряжения источника питания и тока;
		- полное сопротивление цепи;
		- активное сопротивление катушки, обусловленное активным сопротивлением провода катушки и потерями в стали ферромагнитного сердечника;
		- реактивное сопротивление;
		- индуктивное сопротивление катушки;
		- емкостное сопротивление конденсатора;
		- угол сдвига фаз между напряжением на катушке и током в ней;
		- угол сдвига фаз между напряжением источника и током цепи;
		- частота тока источника;
		- индуктивность катушки;
		- емкость конденсатора.

Ток отстает по фазе от напряжения при и опережает по фазе напряжение при .

При равенстве индуктивного и емкостного сопротивлений в цепи возникает резонанс напряжений, который характеризуется следующим:

1. Реактивное сопротивление цепи . Полное ее сопротивление , т.е. имеет минимальную величину.

2. Ток совпадает по фазе с напряжением источника, так как при

; .

3. Ток имеет максимальную величину, так как сопротивление цепи является минимальным

.

4. Падение напряжения на активном сопротивлении катушки равно приложенному напряжению, так как при

.

5. Напряжения на индуктивности и емкости равны, так как

.

При относительно малом по величине активном сопротивлении катушки ( , ) напряжения на индуктивности и на емкости будут превышать напряжение на активном сопротивлении, а следовательно, и напряжение источника. Действительно, при и

,

где , т.е. и аналогично .

Таким образом, напряжения на индуктивной катушке и конденсаторе при резонансе напряжений могут значительно превысить напряжение источника, что опасно для изоляции катушки и конденсатора.

6. Энергетический процесс при резонансе напряжений можно рассматривать как наложение двух процессов: необратимого процесса преобразования потребляемой от источника энергии в тепло, выделяемое в активном сопротивлении цепи, и обратимого процесса, представляющего собой колебания энергии внутри цепи: между магнитным полем катушки и электрическим полем конденсатора. Первый процесс характеризуется величиной активной мощности , а второй – величиной реактивной мощности .

Колебаний энергии между источником питания и участком цепи, включающим катушку и конденсатор, не происходит и поэтому реактивная мощность всей цепи

.

Из условий возникновения резонанса или следует, что практически резонанс напряжений можно получить изменением:

а) индуктивности катушки;

б) емкости конденсатора;

в) частоты тока.

В данной работе резонанс напряжений получается за счет изменения индуктивности катушки перемещением ее ферромагнитного сердечника.