Синусоидал ўзгарувчан ток занжирларида резонанс ходисаларини текшириш I. Ишни бажаришдан мақсад

СИНУСОИДАЛ ЎЗГАРУВЧАН ТОК ЗАНЖИРЛАРИДА РЕЗОНАНС ХОДИСАЛАРИНИ ТЕКШИРИШ
I. Ишни бажаришдан мақсад: 1. Актив, индуктив ва сиғим қаршиликлари кетма-кет уланган занжирдакучланишлар резонанси ҳодисасини экспериментал текшириш. 2. Занжирнинг кетма-кет тебраниш (резонанс) контурини резонансга қадар, резонанс пайтида ва резонансдан кейинги бўлган параметрларини аниқлаш ва ўзига хос хусусиятларини, иш режимини ўрганиш. 3. Тажрибадан олинган маълумотларни назарий ҳисоблар билан таққослаш.
II. Ишгаоид назарий тушунчалар
Индуктивлик ва сиғим элементлари бўлган электр занжирларидакузатиладиган резонанс ҳодисаларининг табиати механикадаги, молекуляр физикадаги, оптикадаги вабошқа соҳалардаги резонансларнинг табиатига ўхшашдир. Барча ҳолларда резонанс тебраниш контурига (системасига) ташқаридан берилган даврий таъсир (ташқи куч) туфайли содир бўлади. Ўз параметрларигакўра ҳар бир тебраниш системаси ўзларининг хусусий тебранишлар частотаси ₀ гаэга. Системада тўпланган энергия ўз ҳолатини тўлациклда шу частота тезлигида ўзгартириб туради. Ички энергия сарфи бўлмаган (идеал) ҳар қандай тебраниш системасини ₀ частота билан тебратиб юборилса, у бу ҳолатни керагича узоқ вақт сақлаб тураолади. Ички энергия сарфи бўлган тебраниш системасидаэса тўпланган энергияаста-секин нолгачакамая боради ва системадаги тебранишлар ҳам сўнади. Агар системада бўлаётган ҳар сиклдаги энергия сарфини ўша₀ частотадациклик равишда ташқи энергия манбаидан тўлдириб тураолсак, у ҳолда системадаэнергия миқдори ўзгармасдан қолиб, тебраниш чексиз узоқ давом этади. Бу резонанс ҳодисасининг намоён бўлишидир. Бошқачаайтганда, резонанс тебраниш системасининг хусусий тебранишлар частотаси ₀ ни ташқи кучнинг (энергия манбаининг) мажбурий частотаси  билан мос тушиш ҳодисасидир.
Электр занжирларда тебраниш системаси тарзида индуктив ғалтак Л ва сиғим C дан ташкил топган тебраниш контури (3.1-расм,а) қаралади. Конденсаторнинг қопламаларида бошланғич заряд қ₀ бўлганда, конденсаторнинг электр майдон энергияси га тенг бўлиб, у ғалтакнинг худди шу миқдордаги магнит майдон энергияси билан циклик равишда ўрин алмашиб туради ва ушбу ўзгаришлар натижасида контурда бурчак частотали даврий тебранишлар ҳосил бўлади.
(Бу ерда U₀ – контурдаги конденсатор токи бўлгандаги кучланиш, ₀ – ғалтакдаги ток максимум, яъни бўлгандаги илашган магнит оқими). Истаган пайтда L ва C реактив элементлардаги кучланишлар оний қийматларининг йиғиндиси доимо нолга тенг, яъни (1) ёки
Энергия сарфи мавжуд бўлган электр тебраниш контурининг схемасида актив қаршилик ёки актив ўтказувчанлик бўлиб, занжир элементлари уч хил кўринишда, яъни кетма-кет, параллел ва аралаш схемада уланиши мумкин. Қуйида R, L ва C элементлар кетма-кет уланган (1-расм,б) занжирдаги кучланишлар резонанси ҳодисаси кўрилади. Занжирда резонанс ҳодисаси содир бўлиши учун реактив элементларнинг қаршиликлари ёки бўлиши керак. Бунга да эришиш мумкин. Агар кетма-кет тебраниш контурини синусоидал кучланиш манбага уласак, ундан резонанс пайтида оқиб ўтадиган ток
(2) га тенгдир
Демак, резонанс пайтида занжирнинг қаршилиги минимал бўлиб, ток ўзининг максимал қийматига эришади. Бу кучланишлар резонанси ҳодисасининг ўзига хос хусусияти ҳисобланади.

Тенглама (1) га биноан кучланишлар резонанси пайтида L ва C реактив элементлардаги кучланишларнинг алгебраик (ёки вектор) йиғиндилари нолга тенг, яъни ёки

Занжирнинг резонанс пайтидаги ток ва кучланишларнинг вектор диаграммаси 1-расм, д да кўрсатилган. Вектор диаграммадан кўринадики, реактив элементлардаги кучланишлар ўзаро тенг (U_L = U_C), аммо қарама-қарши фазада бўлган резонанс (реактив) кучланишлари U_L ва U_C бир-бирларини тўла компенсация қилади. Бу пайтда занжирга берилган кучланиш U актив қаршиликдаги кучланишнинг пасаюви U_R га тенг ва тўла занжир учун ҳисобланган фаза силжиш бурчаги  = 0 бўлади. Тебраниш контури манба учун худди актив юклама ҳисобланади. Реактив кучланишлар U_L ва U_C нинг таъсир этувчи қийматлари умумий кучланиш U нинг қийматига нисбатан катта ёки кичик бўлиши тебраниш контурининг тўлқин қаршилиги  га боғлиқ:

Аниқроқ айтганда актив қаршилик R га нисбатан унинг неча марта катта ёки кичиклигига боғлиқ. Бу ерда - тебраниш контурининг асллиги дейилади. Тескари нисбат эса тебраниш контурининг сўниши дейилади.
Занжирда кучланишлар резонанси қуйидаги усуллар билан ҳосил қилиниши мумкин:
1. Занжирнинг параметрлари L ва C, яъни частота ўзгармас бўлганда, манбанинг частотасини бир текис ўзгартириш билан тенглик амалга оширилади.

2..Манбанинг частотаси  ўзгармас бўлганда, L ва C параметрлардан биронтасини (ёки иккаласини бир вақтда) бир текис ўзгартириш билан ₀ =  тенгликка эришилади.

Ҳақиқий кетма кет тебраниш контурларида актив қаршилик занжирнинг айрим бўлаги (қисми) бўлмасдан, балки индуктив ғалтакнинг тўла қаршилиги Z_L нинг актив ташкил этувчиси R₄ тарзида киради (2-расм, а).
Занжирда резонанс қарор топганлигини резонанс шарти бажарилиб, токнинг максимумга эришганлигидан билиш мумкин, яъни ,
2-расм,б даги резонанс режими учун қурилган вектор диаграммадан кўринадики, резонанс пайтида ғалтакдаги кучланиш U_Ғ конденсатордаги кучланиш U_C дан бир мунча катта, бу қуйидаги ифодадан ҳам кўриниб турибди, яъни

Кучланишлар резонансида занжирга берилган кучланиш нисбатан кичик бўлса ҳам, реактив элементлардаги резонанс кучланишлари бир мунча ортиши мумкин бўлгани учун кучланишлар резонанси деб аталади. Кучланишлар резонансидан фойдали ҳодиса тарзида радиотехникада, телевидениеда ва алоқа техникасида фойдаланилади.