и так как одно должно вычитаться из другого, то общее реактивное сопротивление нашей цепи будет равно нулю?!

Л. - Ты рассуждаешь совсем неплохо. Однако ты забываешь, что простое активное сопротивление, не зависящее от частоты, останется все-таки в цепи. Но справедливо то, что при некоторой частоте емкостное и индуктивное сопротивления как бы взаимно компенсируются и в цепи в этот момент не будет сдвига фаз между напряжением и током.

КАПЛЯ, КОТОРАЯ РАЗБИВАЕТ РЕЛЬС

Н. - Значит, в этот момент сопротивление цепи достигнет минимума, а ток, следовательно, - максимума?

Л. - Конечно. Это состояние называется резонансом.

Н. - Правда, это похоже на историю с каплями воды, которые разбивают рельс?

Л. - Что ты еще выдумал?

Н. - Я где-то читал, что можно разбить стальной рельс, лежащий на двух опорах, если капать на его середину. Под ритмичным воздействием падающих капель рельс начинает вибрировать, и при определенной частоте падения капель вибрация становится такой сильной, что рельс может лопнуть.

Л. - Действительно, это пример механического резонанса. Точно так же цепь, состоящая из индуктивности и емкости, обладает собственной резонансной частотой, при которой сопротивление цепи становится очень малым, а колебания тока в ней - наибольшими. Это аналогично свойствам металлического бруска, который, обладая некоторой массой (эквивалент индуктивности) и некоторой упругостью (эквивалент емкости), имеет тоже резонансную частоту, для которой его вибрации становятся наибольшими. Первая капля создает очень слабое колебание в рельсе, вторая, попадая в нужный момент времени, увеличивает амплитуду колебаний и так далее.

Н. - Да, я теперь понимаю, что если капли падали бы немного быстрее или немного медленнее, то они не только не помогли бы колебаниям бруска, а даже помешали бы им. Но при резонансной частоте их действия складываются и брусок ломается, когда колебания становятся слишком сильными.

ВЕЧНОЕ ДВИЖЕНИЕ?..

л. - Вернемся теперь, если хочешь, к электричеству. Представь, что у тебя есть заряженный конденсатор и что к его выводам ты присоединяешь катушку индуктивности (рис. 19). Что произойдет?

Н. - Я это знаю очень хорошо. Еще в последней нашей беседе мы изучили разряд конденсатора через сопротивление, а ведь катушка это все равно, что сопротивление. Следовательно, конденсатор разрядится через индуктивность... и все!

Л. - Вот как опасны слишком поспешные умозаключения! Ты забываешь, мой дорогой, что индуктивное сопротивление катушки немного особое, оно аналогично инерции. Электронам также трудно начать двигаться, как и остановиться. Значит, в момент, когда конденсатор .разрядится, поток электронов будет еще продолжаться в том жв направлении и...

1ис. 19. Колебательный контур.

Н. - ...конденсатор снова зарядится, вероятно, изменив полярность. Но когда он снова зарядится?..!

Л. - Он снова разрядится и так далее (рис. 20).

Н. - Значит, этому не будет конца? Достаточно зарядить конденсатор один раз, чтобы он, разряжаясь на катушку индуктивности, заряжался и разряжался вечно. Это же вечное движение?!

Л. - Не увлекайся! Наша цепь имеет активное сопротивление, и поэтому ток будет ослабевать, преодолевая это сопротивление. Вследствие этого в течение каждого колебания ток будет все меньше и меньше и, наконец, прекратится совсем,

Рнс. 20. Движение электронов в колебательном контуре в течение одного периода. В случаях 1 п 3 ток равен нулю, а напряжение на конденсаторе С максимально; в случаях же 2 п 4, наоборот, ток максимален, а напряжение на конденсаторе С равно нулю.

Н. - Это похоже на колебания маятника, который, будучи выведен из состояния равновесия, качается до тех пор, пока вся энергия его не иссякнет из-за сопротивления воздуха.

Л. - Это самый классический пример, который приводится во всех учебниках по радиотехнике; может быть, ты легко догадаешься, какова же будет частота колебаний, образующихся в нашей цепи?

Н. - Я думаю, что электроны достаточно ленивы и будут следовать закону затраты наименьших усилий. Поэтому они будут колебаться на резонансной частоте - частоте, при которой кажущееся сопротивление цепи имеет наименьшее значение.

Рис. 21. Виды колебаний.

а - затухающие колебания; б - незатухающ[1е колебания.

б)

Л. - Все это именно так и происходит. В цепи, состоящей из индуктивности и емкости, называемой колебательным контуром, разряд конденсатора превращается в затухающие электрические колебания (переменный ток с уменьшающейся амплитудой), частота которых равна собственной или резонансной частоте колебаний контура (рис. 21),

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР И ВНЕШНЯЯ ЦЕПЬ

Н. - Существует ли способ постоянно поддерживать эти колебания?

Л. - Конечно. Можно получить колебания с постоянной амплитудой - незатухающие колебания, компенсируя потерю энергии за каждое колебание маленькой дозой энергии, добавленной от внешнего источника.

Н. - Я это понял и опять вспомнил часы. Ведь пружина или гири у стенных часов сообщают маятнику легкие толчки в такт с каждым колебанием.

Л. - Верно. Но в нашем случае надо колебательный контур LC связать с цепью, по которой проходит переменный ток, частота которого равна резонансной частоте колебательного контура. Связь может быть индуктивной (рис. 22, а) или же контур может быть включен непосредственно в цепь источника напряжения (рис. 22, б).

Рис. 22. Схемы питания колебательного контура LC.

а - индуктивное; б - непосредственное.

Н. - Я думаю, что в обоих случаях только ток резонансной частоты сможет усилить ток в колебательном контуре.

Л.- И ты не ошибаешься. Но вот, что еще важно - я прошу тебя обратить на это особое внимание! Когда колебательный контур включается в цепь (рис. 22,6), он представляет собой для тока иа резонансной частоте значительное реактивное сопротивление.

Н. - Тогда... я больше ничего не понимаю! Ты же только что говорил, что для тока резонансной частоты реактивное сопротивление контура имеет наименьшую величину?!

Л. -Какой винегрет у тебя в голове!... Пойми, наконец, что здесь мы имеем дело с двумя совершенно различными цепями. Одна, которую я рисую жирными линиями, это наш колебательный контур. Другая - это внешняя цепь, через которую проходит ток резонансной частоты.

Н. - Но откуда берется этот ток?

Л. -Ты это узнаешь позже -из антенны или цепи анода. В данный момент это несущественно...

Внутри колебательного контура LC реактивное сопротивление действительно очень мало для тока с резонансной (собственной) частотой колебаний.

Рассмотрим теперь цепь, нарисованную тонкими линиями. Она служит для того, чтобы в течение каждого колебания тока передать в контур LC небольшое количество энергии, которое