Si des inductances et des condensateurs sont connectés en série à un circuit alternatif, ils agiront à leur manière sur le générateur qui alimente le circuit et sur la relation de phase entre le courant et la tension.
Les inductances introduisent un déphasage, où le courant entraîne un retard de la tension d'un quart de cycle, tandis que les condensateurs entraînent un retard de la tension et du courant dans le circuit d'un quart de cycle. Par conséquent, l’effet de l’inductance et de la résistance sur le déphasage entre le courant et la tension dans un circuit est opposé à celui de la résistance capacitive.
Cela conduit au fait que le déphasage total entre le courant et la tension dans un circuit dépend du rapport entre la résistance inductive et la résistance capacitive.
Si la valeur de la résistance capacitive d'un circuit est supérieure à la valeur inductive, alors le circuit est essentiellement capacitif, ce qui signifie que la tension est en retard sur la phase du courant. Au contraire, si l'inductance et la résistance du circuit sont supérieures à l'inductance capacitive, la tension est antérieure au courant, donc le circuit est inductif.
En raison des effets opposés de ces résistances dans le circuit, l'une des résistances Xc est désignée par un signe négatif, tandis que la réactance totale est déterminée par la formule suivante :
En appliquant la loi d'Ohm à cette chaîne, on obtient :
Cette formule peut être convertie comme suit :
La valeur efficace de la composante de tension totale dans le circuit XL peut vaincre l'inductance et la résistance du circuit, tandis que la valeur efficace de la composante de tension totale dans le circuit IX C peut vaincre la résistance capacitive.
Par conséquent, la tension totale d'un circuit composé d'une connexion en série de bobines et de condensateurs peut être considérée comme constituée de deux termes, dont les valeurs dépendent de l'inductance et de la résistance capacitive du circuit.
Nous pensons que ce circuit n'a pas de résistances actives. Cependant, si la résistance active du circuit est très faible et peut être ignorée, la résistance totale du circuit est déterminée par la formule suivante :
Où R est la résistance active totale du circuit et XL - XC est sa réactance totale. On a le droit d'écrire la formule de la loi d'Ohm :
Résonance de la communication
Les résistances inductives et capacitives connectées en série entraîneront un déphasage plus faible entre le courant et la tension dans un circuit CA par rapport au fait d'être incluses séparément dans le circuit.
Autrement dit, du fait de l'action simultanée de ces deux réacteurs aux propriétés différentes dans le circuit, une compensation du déphasage se produit (destruction mutuelle).
Compensation complète, c'est-à-dire lorsque la résistance induite est égale à celle du circuit, c'est-à-dire lorsque la résistance capacitive de X subit une élimination complète du déphasage entre le courant et la tension dans ce circuit XL=X. C'est la même chose lorsque ω L=1/ω C.
Dans ce cas, le circuit se comportera comme une pure résistance active, comme s’il n’y avait ni bobines ni condensateurs présents. La valeur de cette résistance est déterminée par la somme de la résistance effective de la bobine et du fil de connexion. Dans ce cas, la valeur effective du courant dans le circuit sera maximale et déterminée par la formule I=U/R de la loi d'Ohm, où R. est désormais défini au lieu de R.
Dans le même temps, la tension proxy deviendra égale entre la bobine Ø L=me XL et le condensateur Uc=me XC, et sera la plus grande possible. Dans le cas où la résistance active du circuit est faible, ces tensions peuvent dépasser plusieurs fois la tension totale U aux bornes du circuit. Ce phénomène intéressant est appelérésonance sérieen génie électrique.
Sur la photo. La figure montre les courbes de tension, de courant et de puissance de résonance série dans le circuit.
Il faut rappeler que les impédances XL et XC sont variables en fonction de la fréquence du courant, et il y a au moins une légère modification de leur fréquence, par exemple, augmenter jusqu'à XL=ω L augmentera, et X est C ^=1/ω S diminuera. Par conséquent, la résonance de la tension est immédiatement détruite dans le circuit et, avec la résistance active, une réactance apparaît dans le circuit. Si la taille de l'inductance ou de la capacité du circuit est modifiée, la même situation se produira.
À traversrésonance série, la puissance de la source de courant ne sera utilisée que pour vaincre la résistance active du circuit, c'est-à-dire pour chauffer le conducteur.
En fait, dans un circuit avec inducteur, il existe une résonance énergétique, qui fait référence à la transition périodique de l'énergie du générateur vers le champ magnétique de la bobine. Dans les circuits avec condensateurs, la même chose se produit, mais en raison de l'énergie du champ électrique du condensateur. Dans un circuit avec condensateurs et inductances lors de la résonance série (XL=XC), l'énergie libérée par le circuit est périodiquement transférée de la bobine au condensateur, et vice versa. Seule la consommation d'énergie nécessaire pour vaincre la résistance active du circuit incombe à la source de courant. Ainsi, en l’absence de générateur, l’énergie est échangée entre les condensateurs et les bobines.
Seule la résonance de la pression sur les prix doit être surmontée, car l'énergie du champ magnétique de la bobine devient inégale à l'énergie du champ électrique du condensateur, et il y aura un excès d'énergie lors de l'échange d'énergie entre ces champs magnétiques, qui circulera périodiquement de la source d'alimentation vers le circuit ou vers le circuit.
Ce phénomène est très similaire à celui d’un ressort moteur. S'il n'y avait pas la force de friction qui entrave son mouvement, le pendule pourrait résonner en continu sans l'aide d'un ressort (ou d'une charge d'horloge).
Le ressort informe le pendule d'une partie de son énergie au moment opportun, l'aidant à vaincre les frottements et à assurer la continuité des vibrations.
De même, dans un circuit, lorsqu'une résonance existe, la source de courant ne consomme de l'énergie que pour vaincre la résistance active du circuit, favorisant ainsi le processus de résonance.
Par conséquent, notre conclusion est que dans certaines conditions, XL=XC, un circuit alternatif composé d'un générateur et d'une inductance et d'un condensateur connectés en série devient un système résonant. Ce type de circuit est appelé circuit résonant.
A partir de l'équation XL=XC, nous pouvons déterminer la valeur de fréquence du générateur oùrésonance sériese produit:
Les valeurs de capacité et d'inductance d'un circuit subissantrésonance série
Par conséquent, la modification de l’une de ces trois quantités (f res, L et C) peut provoquer une résonance en série dans le circuit, le transformant en circuit résonnant.