«Н»: Все это дьявольски интересно!
«А»: Еще бы!.. Но в мире слишком много интересного, поверь! А потому не хочешь ли немного пожонглировать?
«Н»: Соскучился по цирку? Что предпочитаешь?… Шары, мячи… Может тарелки?…
«А»: Расслабься! Посуда останется целой, ручаюсь… И жонглировать мы будем не тарелками или шарами, а… резисторами, конденсаторами и индуктивностями! Причем на бумаге!..
«Н»: Как это… как это… как это?..
«А»: Очень просто. Мы «разрисуем» целый ряд «простеньких» схемок, состоящих из различных комбинаций R, L и С. После чего ознакомимся с их свойствами… Итак, начнем вот с чего (см. рис. 3.2)… По глазам твоим вижу, Незнайкин, что ты хочешь меня о чем-то спросить!
«Н»: А то нет?! Ты мне столько рассказывал, что электрические цепи должны быть замкнуты… А что нарисовал?
«А»: Тебя смущает, что точки А и В не соединены между собой? Не сомневайся — превосходно соединены! Эти вот значки, напоминающие «перекладины», «гребешки» и «щеточки», символизируют, ласкающий слух радистов, термин — ЗАЗЕМЛЕНИЕ или КОРПУС!
Реально эти точки всегда располагаются на обшей металлической шине или массивном проводнике. Поэтому, чтобы не загромождать принципиальные электрические схемы, условились общий проводник (провод) или корпус не изображать, а пользоваться особыми условными обозначениями. Один из вариантов таких обозначений ты и наблюдаешь!
А теперь, маэстро, ваш выход! Прошу зарисовать АЧХ как для схемы рис. 3.2, а, так и для схемы рис. 3.2, б.
«Н»: «Извольте, я готов…, но я в большой надежде, что термин АЧХ… мне разъясните прежде?»
«А»: Вот ты уже, Незнайкин, стихами заговорил!.. АЧХ — это аббревиатура, которая расшифровывается как АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА! Ее смысл — наглядно показать, как изменяется напряжение в какой-либо точке в зависимости от частоты генератора переменного напряжения.
«Н»: Так частота генератора переменного напряжения НЕПОСТОЯННАЯ величина?
«А»: Ну конечно!.. А то чего ради мы потратили столько времени и усилий, вникая в суть индуктивностей и емкостей?
«Н»: Будет лучше, если ты изобразишь это графически!
«А»: Ладно!.. Я рисую график! Ординате присваиваю обозначение А, тогда абсциссе — f. По английски f — friquensi — (частота) (см. рис. 3.3)! Тогда А, соответственно, амплитуда.
Пусть амплитуда переменного напряжения, генерируемого источником, постоянна и равна U для любой из генерируемых частот. При f = 0, то есть в нашем случае U просто некоторое постоянное напряжение. Соответственно, в точке D (рис. 3.2, а) установится напряжение, равное U. Эта точка на графике обозначена, как «а».
Повысим частоту генератора до f1. Естественно, что это приведет к заряду (или разряду в зависимости от полупериода) конденсатора С. Но в этом случае зарядно-разрядный ток, проходя по резистору R, создает на нем соответствующее падение напряжения. Поэтому теперь напряжение в точке D будет меньше, чем U. На графике это соответствует точке «б».
Увеличим частоту генератора и приравняем ее f2. Напряжение на выходе стало еще меньше. Это и отображает точка «в». Так будет продолжаться до тех пор. пока частота не станет равной частоте среза fср. На этой частоте уже ВСЕ напряжение источника падает на активном сопротивлении!
«Н»: Выходит, что дальнейшее увеличение частоты генератора уже бессмысленно?
«А»: В точности так! А теперь, Незнайкин, раздраконь мне так же схемку на рис. 3.2,б.
«Н»: С нашим удовольствием… Вот график (рис. 3.4)! Все верно?
«А»: Мне остается только (и с полным на то правом) повторить слова «великого кормчего» Мао-цзе-дуна к его приемнику Хуа-го-фену: «Если дело в твоих руках, я спокоен!» Тем более, что ты предъявил реальный график, а не утопию!
«Н»: Но ты обратил внимание, что в точках графика «д» и «е» амплитуда одна и та же?
«А»: Поверь, я от всей души рад, что ты это подметил! А что ты скажешь по поводу вот этих двух схемок (рис. 3.5)?
«Н»: Вот, прошу. И для случая а и для случая б. Возражения есть (рис. 3.6)?
«А»: Пока — никаких! Но я проявлю известную толерантность и не стану вот так, с места в карьер требовать, чтобы ты нарисовал мне АЧХ вот такой «скромной» схемки (рис. 3.7).
«Н»: Да что в ней особенного-то! Сейчас-сейчас. Нет, знаешь, что-то не выходит!..
«А»: Остынь, дружище! И, чтобы не тратить время напрасно, послушай, что в действительности представляет из себя вышепредложенная схема! Ты уже знаешь, что с возрастанием частоты индуктивное сопротивление (XL) увеличивается, а емкостное сопротивление (ХС) — уменьшается! Но отсюда следует, что при некоторой частоте f0 — индуктивное и емкостное сопротивления становятся равными. И в этот момент общее реактивное сопротивление цепи СТРЕМИТСЯ К НУЛЮ! Вспомним о сдвигах по фазе!
Так вот, когда частота генератора равна никакого сдвига по фазе между напряжением и током — НЕ БУДЕТ! Эта ситуация получила название — РЕЗОНАНС!
«Н»: Я знал, что есть механический резонанс…
«А»: Ну, примеры потрясающих случаев механического резонанса можно найти даже в Библии. Например, Иерихонские трубы!
«Н»: Действительно…
«А»: Итак, мы видим, что электрическая цепь, состоящая из емкости С и индуктивности L, обладает собственной резонансной частотой f0! При этом общее сопротивление цепи становится очень малым, а амплитуда колебаний тока в ней — очень большой!
«Н»: Но почему ты говоришь «очень малым», а не говоришь — «нулевым»?
«А»: Ты прав, мой милый граф! Это только из-за того, что индуктивность L — это ведь изолированный провод, намотанный на сердечник. А провод, как известно, имеет еще и активное сопротивление, хотя и очень небольшое. Поэтому, в реальном случае, предыдущая схема выглядит так (рис. 3.8).
«Н»: А я готов нарисовать АЧХ этой схемы! Смотри, я даже учел тот факт, что из-за наличия активного сопротивления R «провал» АЧХ не имеет общей точки с осью абсцисс!
«А»: Я начинаю думать, что если дело и дальше пойдет так же успешно, то не только я, но и Спец запишется на цикл твоих лекций по электронике! Ну, а теперь я прошу тебя подумать, что будет в таком случае (рис. 3.9)…
Да, учти следующее обстоятельство. То, о чем мы сейчас говорим, я имею в виду электрический резонанс, — это «святая святых» радиотехники вообще и техники радиоприема, в частности!
«Н»: Что я вижу!? Ты заменил генератор переменного тока на батарейку? К чему бы это?
