ÿþ w i c z e n i e 2 4
B A D A N I A R E Z O N A N S U
W O B W O D A C H E L E K T R Y C Z N Y C H
2 4 . 1 W s t p t e o r e t y c z n y
Z j a w i s k o r e z o n a n s u , k t ó r e p o n i |e j z o s t a n i e z d e f i n i o w a n e , z w i z a n e j e s t z w y m u s z o n y m i d r g a n i a -
m i u k Ba d ó w d r g a j c y c h n p . m e c h a n i c z n y c h l u b e l e k t r y c z n y c h . S a m o p o j c i e d r g a D z o s t a Bo o p i s a n e
w w i c z e n i a c h n r 4 i 5 , g d z i e b a d a n o d r g a n i a u k Ba d ó w w y t r c o n y c h z r ó w n o w a g i i p o z o s t a w i o n y c h
s a m y m s o b i e . W t y c h w i c z e n i a c h z d e f i n i o w a n o p o j c i a : o k r e s u d r g a D, c z s t o [c i d r g a D w Ba s n y c h ,
d r g a n i a n o r m a l n e , d u d n i e n i a . W w i c z e n i u 3 7 o m ó w i o n o r ó w n i e | d r g a n i a t Bu m i o n e . Z n a j o m o [
t y c h p o j j e s t n i e z b d n a d o z r o z u m i e n i a e f e k t u r e z o n a n s u . P o j c i e w y m u s z e n i a d r g a D o z n a c z a ,
|e o b w ó d n i e z o s t a B w y t r c o n y z r ó w n o w a g i i p o z o s t a w i o n y s a m s o b i e , l e c z p r z e z c a By c z a s d z i a Ba
n a n i e g o s i Ba . W r o z w a |a n i a c h n a t e m a t r e z o n a n s u b d z i e m y b a d a l i , c o s i d z i e j e z u k Ba d e m , g d y
d z i a Ba n a n i e g o s i Ba h a r m o n i c z n a n p . F = F 0 c o s ( Ét ) o r a z j a k z a c h o w a n i e u k Ba d u z a l e |y o d c z s t o [c i
s i By w y m u s z a j c e j . Z e w z g l d u n a Ba t w o [ t e c h n i c z n e j r e a l i z a c j i w w i c z e n i u b a d a m y e l e k t r y c z n y
u k Ba d r e z o n a n s o w y .
e ( t )
i ( t ) i ( t )
L
L
C
R
R C
a ) b )
R y s . 2 4 . 1 . U k Ba d r e z o n a n s o w y R L C ; a - b e z w y m u s z e n i a , b z w y m u s z e n i e m .
D r g a n i a t Bu m i o n e . R o z w a |m y u k Ba d b e z w y m u s z e n i a . W p e w n y m m o m e n c i e n a k o n d e n s a t o r z e C
z o s t a B z g r o m a d z o n y Ba d u n e k q , a p r d p By n c y w o b w o d z i e j e s t r ó w n y z e r u . N a s t p u j e r o z Ba d o w a -
n i e k o n d e n s a t o r a , z a c z y n a p By n p r d o k r e [l o n y z a l e |n o [c i :
d q ( t )
i = ( 2 4 . 1 )
d t
E n e r g i a z g r o m a d z o n a w k o n d e n s a t o r z e z a l e |y o d z g r o m a d z o n e g o w n i m Ba d u n k u :
q 2
E C = ( 2 4 . 2 )
2 C
W r a z z r o z Ba d o w a n i e m k o n d e n s a t o r a e n e r g i a t a m a l e j e , w z r a s t a n a t o m i a s t e n e r g i a p o l a m a g n e t y c z -
n e g o g r o m a d z o n a w c e w c e o i n d u k c y j n o [c i L :
L Å" i 2
E L = ( 2 4 . 3 )
2
W r e z u l t a c i e p o l e e l e k t r y c z n e m a l e j e , p o l e m a g n e t y c z n e w z r a s t a a e n e r g i a z a w a r t a w p o l u e l e k -
t r y c z n y m k o n d e n s a t o r a z a m i e n i a s i n a e n e r g i p o l a m a g n e t y c z n e g o c e w k i . W p r o c e s i e t y m p r z e z
o p o r n i k R p r z e p By w a p r d i ( t ) w y d z i e l a j c n a n i m c i e p Bo J o u l e a . N a s t p u j e w i c z a m i a n a c z [c i
e n e r g i i n a c i e p Bo w i l o [c i :
R Å" i 2
E J = ( 2 4 . 4 )
2
J e d e n p e Bn y c y k l z a c z y n a j c y s i n p . o d c h w i l i p o d Bc z e n i a d o o b w o d u R L C n a Ba d o w a n e g o k o n -
d e n s a t o r a z a w i e r a r o z Ba d o w a n i e k o n d e n s a t o r a , n a Ba d o w a n i e p r z e c i w n y m Ba d u n k i e m , p o n o w n e r o z -
Ba d o w a n i e i n a Ba d o w a n i e d o p i e r w o t n e g o s t a n u . J e [l i R `" 0 w t e d y n a s t p i s t r a t a e n e r g i i c i e p l n e j i
u k Ba d n i e w r ó c i d o p i e r w o t n e g o n a Ba d o w a n i a , a l e c y k l z a m k n i e s i w m o m e n c i e u z y s k a n i a m a k s y -
m a l n e j w a r t o [c i Ba d u n k u n a k o n d e n s a t o r z e , a l e m n i e j s z e j o d p o c z t k o w e j . D l a R = 0 u k Ba d j e s t b e z -
s t r a t n y i i s t n i e j e p e Bn a a n a l o g i a o p i s u z j a w i s k a d o d r g a D s w o b o d n e g o w a h a d Ba m a t e m a t y c z n e g o .
A b y o p i s a z m i a n y p r d u i ( t ) w o b w o d z i e R L C s k o r z y s t a m y z I I p r a w a K i r c h h o f f a , k t ó r e m ó w i , |e
s u m a s p a d k ó w n a p i w o c z k u j e s t r ó w n a z e r u .
Z p r a w a O h m a w i e m y , |e s p a d e k n a p i c i a n a o p o r n i k u R j e s t r ó w n y :
U ( t ) = i ( t ) Å" R ( 2 4 . 5 )
R
N a p i c i e n a k o n d e n s a t o r z e w y r a |a s i z a l e |n o [c i :
t
1
U ( t ) = ( 2 4 . 6 )
C
+"i ( t ) d t
C
0
Z p r a w a F a r a d a y a w i e m y , |e w c e w c e p o d w p By w e m z m i e n n e g o w c z a s i e p r d u i n d u k u j e s i s i Ba
e l e k t r o m o t o r y c z n a :
d i ( t )
U = - L ( 2 4 . 7 )
L
d t
D l a o b w o d u z R y s . 2 4 . 1 a k o r z y s t a j c z I I p r a w a K i r c h h o f f a m o |e m y n a p i s a :
U ( t ) = U ( t ) + U C ( t )
L R
t
d i ( t ) 1
- L = i ( t ) R + ( 2 4 . 8 )
+"i ( t ) d t
d t C
0
P o u w z g l d n i e n i u z a l e |n o [c i ( 2 4 . 1 ) r ó w n a n i e ( 2 4 . 8 ) p r z y j m i e p o s t a :
2
d q d q 1
L + R + q = 0 ( 2 4 . 9 )
2
d t d t C
W p r o w a d z a j c o z n a c z e n i a :
R
- w s p ó Bc z y n n i k t Bu m i e n i a ² =
2 L
1
- c z s t o t l i w o [ d r g a D s w o b o d n y c h z w a n c z s t o [c i w Ba s n É0 =
L C
u z y s k u j e s i r ó w n a n i e r ó |n i c z k o w e a n a l o g i c z n e d o r ó w n a n i a d r g a D t Bu m i o n y c h :
2
d q d q
2
+ 2 ² + É0 q = 0 ( 2 4 . 1 0 )
2
d t d t
W i e l k o [c i z m i e n i a j c s i w c z a s i e j e s t Ba d u n e k z g r o m a d z o n y n a o k Ba d k a c h k o n d e n s a t o r a . R o z -
w i z a n i e p o w y |s z e g o r ó w n a n i a p o k a z u j e c h a r a k t e r t y c h z m i a n :
q ( t ) = q 0 e - ²t c o s ( Ét + Õ) ( 2 4 . 1 1 )
2 2
g d z i e : É = É0 - ² - c z s t o [ ( p u l s a c j a ) d r g a D t Bu m i o n y c h
Z a u w a |m y , |e w s k u t e k d z i a Ba n i a t Bu m i e n i a a m p l i t u d a d r g a D m a l e j e e k s p o t e n c j a l n i e ( e - ²t ) z u p By -
w e m c z a s u , z a [ c z s t o [ d r g a D t Bu m i o n y c h j e s t m n i e j s z a n i | c z s t o [ d r g a D w Ba s n y c h .
W i e l k o [c i o p i s u j c s z y b k o [ z m i a n a m p l i t u d y d r g a D t Bu m i o n y c h j e s t t z w . l o g a r y t m i c z n y d e k r e -
m e n t t Bu m i e n i a - › . J e s t t o l o g a r y t m n a t u r a l n y s t o s u n k u a m p l i t u d y w c h w i l i t o r a z t + T ( T - o k r e s
d r g a D) .
q 0 e - ² t
› = l n = ²T
( 2 4 . 1 2 )
q 0 e - ² ( t + T )
Z a l e |n o [c i ( 2 4 . 1 1 ) i ( 2 4 . 1 2 ) m a j s e n s , j e [l i ² <