Мы рассматривали идеальный контур, который состоит только из емкости и индуктивности, являющихся реактивными сопротивлениями и не вызывающих потерь энергии. При отсутствии активного сопротивления амплитуда колебаний остается неизменной. Такие колебания называются незатухающими (рис.1 а).
В действительности колебательный контур имеет некоторое активное сопротивление; оно распределено главным образом в катушке, а также в соединительных проводах и отчасти в конденсаторе. На (рис.1 в) показана так называемая эквивалентная схема реального контура, в которой активное сопротивление r условно показано включенным последовательно, а катушка и конденсатор считаются не имеющими активного сопротивления. Активное сопротивление иначе называют сопротивлением потерь.
Существуют следующие виды потерь энергии тока вч.:
1). На нагрев провода, который вследствие поверхностного эффекта имеет активное сопротивление большее, чем сопротивление постоянному току. Поверхностный эффект (или скин-эффект) состоит в том, что ток высокой частоты проходит не по всему объему провода, а только по тонкому слою на поверхности. В результате этого рабочее сечение провода уменьшается и сопротивление увеличивается. Чем выше частота, тем тоньше слой, по которому идет ток, и тем больше сопротивление.
2). На нагрев твердых диэлектриков, в которых переменное электрическое поле вызывает колебание молекул, сопровождающееся их взаимным трением (диэлектрический гистерезис).
3). На токи утечки, возникающие вследствие того, что твердые диэлектрики не являются идеальными изоляторами.
4). На нагрев ферромагнитных сердечников, применяемых для увеличения индуктивности катушек, за счет магнитного гистерезиса и вихревых токов (токов Фуко), возникающих в сердечниках.
5). На вихревые токи во всех металлических предметах, которые находятся вблизи контура и подвергаются влиянию его переменного магнитного поля.
6). На излучение контуром электромагнитных волн.
7. На переход энергии в другие цепи, связанные с данным контуром.
Все потери в контуре растут с увеличением частоты.
Все эти потери считают эквивалентными потерям в некотором активном сопротивлении. Таким образом, активное сопротивление контура характеризует суммарные потери энергии в нем.
Активное сопротивление вызывает затухание кблебаний: их амплитуда постепенно уменьшается и довольно скоро становится настолько малой, что колебания можно считать прекратившимися.
Свободные колебания в контуре всегда затухающие.
Затухание колебаний тем сильнее, чем больше активное сопротивление. На (рис.1 6) даны графики колебаний контура при различных активных сопротивлениях. Частота колебаний остается неизменной, несмотря на уменьшение амплитуды. Если активное сопротивление контура очень велико, то затухание настолько возрастает, что колебания вообще не возникают.
Активное сопротивление оказывает некоторое влияние и на частоту колебаний. Чем больше r, тем меньше частота. Но влияние это незначительно и его практически не учитывают.
Математически величину затухания колебаний принято оценивать отношением активного сопротивления r к характеристическому сопротивлению ρ. Это отношение называют затуханием контура и обозначают греческой буквой δ (дельта)
В хороших контурах δ меньше 0,01. Контуры среднего качества имеют δ от 0,05 до 0,01. Если δ больше 0,06, то контур считают плохим.
Контуры также характеризуют величиной, обратной затуханию и называемой добротностью или качеством контура. Величина эта обозначается буквой Q и равна
Чем меньше затухание контура, тем выше его качество. У контуров среднего диаметра качества Q от 20 до 100. Если Q больше 100, то контур считают хорошим. У плохих контуров Q меньше 20.
Для радиосвязи необходимо иметь незатухающие колебания. Их можно получить, если периодически добавлять энергию в контур, чтобы компенсировать в нем потери.
Это можно осуществить, подключая к контуру периодически источник эдс, который будет подзаряжать конденсатор. Такое подключение надо делать с частотой, равной частоте контура, и в те четверти периода, когда конденсатор заряжается. Конечно, при этом полярность источника должна соответствовать знакам зарядов на конденсаторе. Ясно, что при большой частоте делать такое подключение вручную нельзя. Невозможно его делать и автоматически с помощью электромагнитного реле, которое имеет значительную инерцию. При частотах в сотни тысяч и миллионы герц в качестве автоматического реле можно применить только электронную лампу или полупроводниковый прибор.
