Колебательный контур

Частично я уже затрагивал эту тему в статьях «Простейший радиоприёмник», «Принципы радиосвязи» и «Переменный ток», и вот настала пора поговорить об этом конкретно. По просьбам активных читателей – с минимальным привлечением математического аппарата. Но не без оного!
Используемые сокращения; КК – колебательный контур, ЭМИ – электромагнитная индукция, ЭП – электрическое поле, МП – магнитное поле, ЭМК – электромагнитные колебания, ЭМП – электромагнитное поле, ЭМВ – электромагнитная волна, КПЕ – конденсатор переменной емкости.

ПЛАН

1. Что такое КК?
а)общее определение КК;
б)идеальный и реальный КК;
в)параллельный и последовательный КК.

2. Воспоминание №1: механические колебания и их параметры:
а) колебания и графики;
б) период, частота, уравнение;
в) свободные или затухающие колебания;
г) параметры колебательных систем.

1. Что такое КК?
КК представляет собой катушку индуктивности и конденсатор, соединённые между собой проводниками. На рисунке показан параллельный идеальный КК.

Почему параллельный, думаю, понятно. А вот почему идеальный? Дело в том, что проводники, которыми соединены катушка и конденсатор, да и провод, которым наматывается катушка, в действительности имеют некоторое активное сопротивление R (см. мою статью «Переменный ток»). Если мы это сопротивление не учитываем, то электрический ток в контуре должен протекать без потерь на нагревание проводников. Это и есть идеальный контур. В действительности, конечно, Rимеет место быть, нагревание проводников также наличествует. На электрических схемах активное сопротивление контура обозначают резистором, молчаливо полагая при этом, что в нём сосредоточено ВСЁ активное сопротивление:

Аналогично в последовательном контуре:

Такого рода контуры получили широкое распространение в радиотехнике, электротехнике, электронике благодаря своим замечательным свойствам, о которых будет рассказано дальше.

2. Воспоминание №1: механические колебания и их параметры.
Традиционно принято рассматривать процесс протекания колебаний в контуре по аналогии с колебаниями механическими, взяв в качестве примера маятник на нитке или на пружине. При этом подразумевается, что люди, желающиеразобраться с процессом колебаний в контуре, имеют:
а) вполне отчётливое представление о механических колебаниях и их параметрах;
б) понимание того, что такое конденсатор и зачем он вообще нужен в электро- и радиотехнике;
в) знания об явлении ЭМИ, о соответствующих эффектах, об индуктивности и самоиндукции.
Я также буду опираться на этот воображаемый базис и постараюсь, по-возможности, не повторяться (см. мои статьи, обозначенные в начале данной).
Итак, почему механические колебания считаются более простыми? В первую очередь из-за их наглядности. Не надо обладать развитым абстрактным мышлением, чтобы непосредственно увидеть колебания грузика на нитке или на пружинке.

Колебание – это непрерывный процесс. Поэтому на графиках колебания представляются в виде гладкой кривой – синусоиды. Она может быть сдвинута на некоторый угол относительно начала координат и даже превратиться в

косинусоиду, поскольку сдвиг фаз между Sinи Cos составляет ¶/2.
Как известно, график можно построить по точкам, а можно «заставить» маятник нарисовать его, если чертить на движущейся бумажной ленте «след» колебаний.

Существует много давно известных способов сделать это:

В моей статье «Механический способ записи-воспроизведения звука» также говорится о записи звуковых колебаний в виде волнообразной «дорожки» на поверхности закопчённого стекла или на поверхности цилиндра в фонографе Эдисона, или на поверхности диска для изготовления грампластинок. Это аналоговая форма записи звуковых колебаний.
Вернёмся к механическим колебаниям. Они характеризуются некоторым набором параметров:
Т – время одного полного колебания называется «период колебаний», единица измерения 1с.
V=1/Т – частота колебаний это величина, обратная периоду, единица измерения 1 Гц.
В уравнении колебаний

x – координата, Xm – амплитуда,

– фаза колебаний,

– циклическая частота,

– начальная фаза.
В реальных колебательных системах всегда присутствует трение (сопротивление движению), поэтому если качнуть маятник, то размах его колебаний будет постепенно уменьшаться – колебания будут затухать и, в конце-концов, прекратятся вообще. На графике это выглядит следующим образом:

Период и частота колебаний зависят от параметров колебательной системы. Для маятника на нитке:

Для маятника на пружинке:

В этих формулах

– собственные частоты колебательных систем. Их ещё называют резонансными, и определяются они только параметрами колебательных систем: длиной нити, значением ускорения свободного падения, массой груза, коэффициентом жёсткости пружинки.
Понятно и то, что для поддержания колебаний незатухающими нужно постоянно восполнять потери энергии на преодоление трения (сопротивления).

3. Колебания в контуре.
Разберёмся, каким образом колебания возникают в контуре.
Главное и самое сложное состоит в том, что их НЕЛЬЗЯ увидеть. При колебаниях в контуре периодически будут меняться электрические величины: заряд конденсатора, энергия ЭП, напряжение, величина тока, величина ЭДС самоиндукции, энергия МП катушки, величина тока самоиндукции. Мы можем отследить изменения этих величин только по приборам, и, если они будут меняться периодически, можно будет говорить о колебаниях. Об электромагнитных колебаниях (ЭМК).
Для того, чтобы в системе возникли колебания, её нужно вывести из состояния равновесия. В КК это делается достаточно просто – конденсатор нужно зарядить, а затем замкнуть на катушку. В цепи потечёт нарастающий ток. Возрастает, соответственно, МП катушки, и возникает ЭДС самоиндукции. Ток самоиндукции препятствует нарастанию тока в цепи. Когда конденсатор полностью разрядится, энергия его ЭП полностью перейдёт в энергию МП катушки. Затем МП катушки начинает уменьшаться, ЭДС самоиндукции теперь будет поддерживать ток в цепи, и это будет происходить до тех пор, пока МП не уменьшится до нуля, ток также станет равным нулю. Конденсатор полностью ПЕРЕЗАРЯДИТСЯ, т.е. его обкладки поменяют знак заряда. Это первая половина периода колебаний.

На картинке:
а) конденсатор полностью заряжен (пружина максимально растянута);
б) нарастает ток, конденсатор разряжается, увеличивается МП катушки (пружина сжимается);
в) конденсатор разряжен, ток максимален, МП катушки максимально (положение равновесия тела на пружине);
г) МП катушки уменьшается, ток уменьшается, конденсатор перезаряжается (пружина сжимается);
д) конденсатор полностью перезарядился, МП катушки равно нулю, ток равен нулю (пружина максимально сжата) – это половина периода колебаний.
После этого процесс повторится в обратном порядке: конденсатор разряжается – ток нарастает – возрастает МП катушки – ток и МП достигают максимума – МП уменьшается – ток уменьшается – конденсатор перезаряжается – ток равен нулю – МП равно нулю – ЭП конденсатора достигает максимума. Это вторая половина периода колебаний.
Таким образом, за ОДИН период картина полностью повторяется, колебательная система – КК – возвращается в исходное состояние. Затем начинается следующее колебание и т.д. В идеальном КК процесс будет протекать бесконечно долго, поскольку нет потерьэнергии на преодоление сопротивления проводников. Строго говоря, ЭМП системы также никак не может удержаться внутри конденсатора и катушки и рассеивается в окружающем пространстве в виде ЭМВ, да и токи смещения слегка нагревают конденсатор.
Наблюдать колебания тока и напряжения можно с помощью осциллографа. Поскольку я несколько «повёрнут» на ретро-аппаратуре, то покажу, как это выглядит с помощью старинного оборудования из кабинета физики. В эксперименте я использую старый осциллограф, катушку от демонстрационного трансформатора (обмотка на 220В), батарею конденсаторов (включаю ёмкость 1-1,5 мкФ), разделительный конденсатор (2 мкФ) и соединительные провода.
Чтобы конденсатор контура периодически подзаряжался, я подаю на него через разделительный конденсатор пилообразное напряжение строчной развёртки, а снимаю сигнал с соответствующих точек КК. Вот схемка:

Вот её реальное воплощение:

Увеличиваю ёмкость конденсатора или индуктивность катушки – частота колебаний уменьшается:

Хочу напомнить, что осциллограф показывает колебания в РЕАЛЬНОМ КК. Такие колебания всегда ЗАТУХАЮЩИЕ. Именно такой сигнал передавался и принимался вибраторами Герца в его знаменитых опытах, когда он впервые в мире получил ЭМВ (см. мою статью «Принципы радиосвязи»).

Английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин, 1824-1907) в 1853 году вывел формулу, которая связывает период Т собственных электрических или электромагнитных колебаний в КК с ёмкостью С конденсатора и индуктивностью L катушки:

Она так и называется - формула Томсона.
Поскольку частота обратно пропорциональна периоду, то получается, что при увеличении L и/или C частота уменьшается, а при уменьшении параметров КК – увеличивается. Что и было показано выше.

4. Воспоминание №2: как сделать колебания незатухающими?
Как было отмечено ранее, колебания затухают потому, что при каждом колебании часть энергии, которая была

сообщена колебательной системе в начальный момент (чтобы вывести систему из положения равновесия), расходуется на преодоление сопротивления, она превращается во внутреннюю энергию и рассеивается в виде тепла. Этот процесс необратим. Чтобы амплитуда колебаний оставалась постоянной, системе необходимо после каждого колебания сообщать ровно такую порцию энергии (квант), которая пошла на преодоление сопротивления. Желательно этот процесс автоматизировать. Такие устройства люди придумали довольно давно. В физике они называются автогенераторами.

Механические автогенераторы. Примеры:

а)человек раскачивает качели так, что амплитуда колебаний качелей остаётся постоянной. Качели – это

колебательная система. Человек играет роль обратной связи, регулятора, который дозирует (квантует) порции энергии, передавая их в систему и источника энергии. Всё вместе взятое (с человеком, разумеется) и есть автогенератор, создающий автоколебания.

б) я помню те времена, когда не считалось роскошью иметь механические часы. Те времена, когда часы из СССР

вполне конкурировали с японскими и швейцарскими, но это – несколько иная история. Так вот, любые механические часы также представляют собой автогенератор: маятник – колебательная система, пружина или гири – источник энергии, анкерный механизм реализует обратную связь и регулирует порции энергии (кванты), поступающие в систему.

Примером механической автоколебательной системы могут быть часы с анкерным ходом
	Часы с маятником	Ручные часы
Колебательная система	Маятник	Балансир (маховик)
Источник энергии	Поднятая гиря	Заведенная пружина
Регулятор (клапан)	Анкер
Обратная связь	Взаимодействие анкера с ходовым колесом

в) и далее: орган, духовые инструменты, сердечно-сосудистая система, паровые машины, двигатели внутреннего сгорания и т.д.

Любая автоколебательная система состоит из 4 частей:
- колебательной системы;
- источника энергии, компенсирующего потери энергии на преодоление сопротивления;
- регулятора (или клапана) – устройства, регулирующего поступление энергии в колебательную систему определенными порциями и в определенный промежуток времени;
- обратной связи – устройства для обратного воздействия автоколебательной системы на регулятор, управляющего работой регулятора за счет процессов в самой колебательной системе.

Принцип действия любого автогенератора состоит в следующем: колебательная система выводится из состояния равновесия и совершает одно полное колебание – через обратную связь поступает сигнал о выдаче порции (кванта) энергии для компенсации потерь – регулятор (клапан) посылает в колебательную систему ровно такой квант энергии, которого достаточно для компенсации потерь – система совершает второе полное колебание с прежней амплитудой и, естественно, частотой, поскольку её параметры не меняются – снова сигнал и т.д.
Здесь приведена общая структурная схема автогенератора.

5. Электронные автогенераторы.
После столь продолжительного и, надеюсь, глубокого воспоминания о механических автогенераторах настало время поговорить об их электронных аналогах. Я не буду даже пытаться охватить всё многообразие данных устройств, а остановлюсь на тех, которые содержат то, что обозначено в заголовке – КК.
С точки зрения структуры и общего принципа действия электронные автогенераторы абсолютно идентичны своим механическим собратьям, а вот конструкция у них несколько иная.
Автогенератор на электронной лампе будет первым, поскольку радиолампы как радиотехнические компоненты появились раньше транзисторов.

В 1904 году английский ученый-физик, член Лондонского королевского общества Джон Амброз Флеминг запатентовал созданную им первую двухэлектродную электронную лампу – диод, сыгравшую важную роль в истории радиотехники (см. мою статью «Электронная лампа»).

В 1906 году американский изобретатель Ли де Форрест создал первую в мире трёхэлектродную электронную лампу – триод. Именно триод используется в ламповом автогенераторе.

Так выглядит схема самого простого лампового генератора. Основными его элементами являются электронная лампа (триод) и колебательный контур. Нить накала лампы питается от отдельного источника тока (он не показан на схеме). В цепь анода включена анодная батарея Ба и КК, состоящий из катушки индуктивности Lк и конденсатора Ск. Катушка связи Lcв включена в цепь сетки и индуктивно связана с катушкой Lк колебательного контура, т.е. обе катушки расположены на общем каркасе и могут иметь общий ферромагнитный сердечник. Если зарядить конденсатор, а затем замкнуть его на катушку индуктивности Lк, то в цепи КК возникнут затухающие электрические колебания тока и напряжения. Для получения незатухающих колебаний переменного тока необходимо, как было отмечено выше, периодически с определенной частотой добавлять энергию в колебательный контур с помощью быстродействующего устройства. Таким устройством является триод.
Если накалить катод лампы и замкнуть анодную цепь (выключатель S), то в цепи анода появится электрический ток, который зарядит конденсатор Ск. Конденсатор, разряжаясь на катушку индуктивности Lк, вызовет в контуре затухающие колебания. Переменный ток, проходящий при этом через катушку Lк, индуцирует в катушке Lcв переменное напряжение, воздействующее на сетку лампы и управляющее силой тока в цепи анода.
Когда на сетку лампы подается отрицательное напряжение, анодный ток в ней уменьшается. При положительном напряжении на сетке лампы в анодной цепи увеличивается ток. Если в этот момент на верхней пластине конденсатора Ск будет отрицательный заряд, то анодный ток зарядит конденсатор и тем самым скомпенсирует потери энергии в контуре.
Процесс уменьшения и увеличения тока в анодной цепи лампы повторится во время каждого периода электрических колебаний в контуре.
Если при положительном напряжении на сетке лампы верхняя пластина конденсатора Ск заряжена положительным зарядом, то анодный ток не увеличивает заряда конденсатора, а, наоборот, уменьшает его. При таком положении колебания в контуре не будут поддерживаться, а будут затухать. Чтобы этого не случилось, необходимо правильно включать концы катушек (это очень важно!) Lк и Lc, и обеспечить этим своевременный заряд конденсатора. Если колебания в генераторе не возникают, то необходимо поменять местами концы одной из катушек.
Ламповый генератор является преобразователем энергии постоянного тока анодной батареи в энергию переменного тока, частота которого зависит от индуктивности катушки и ёмкости конденсатора, образующих КК. Напоминаю, что это преобразование в схеме генератора выполняет триод. ЭДС, индуцируемая в катушке Lcв током колебательного контура, периодически воздействует на сетку лампы и управляет анодным током, который, в свою очередь, с определенной частотой подзаряжает конденсатор, возмещая таким образом потери энергии в контуре. Такой процесс повторяется многократно в течение всего времени работы генератора.
Рассмотренный процесс возникновения незатухающих колебания в контуре называют самовозбуждением генератора, так как колебания в генераторе сами себя поддерживают.

На рисунке показан демонстрационный ретро-генератор на вакуумном триоде с гальванометром в качестве индикатора. Автоколебания можно наблюдать и на экране осциллографа.

Мой ретро-генератор собран на триоде 6С2С из коллекции радиоламп с октальным цоколем:

В конце 1947 года американские физики Уолтер Браттейн, Уильям Шокли и Джон Бардин собрали первый в мире транзистор – полупроводниковый прибор, способный заменить электронную лампу-триод.

Упрощенная схема генератора на p-n-p транзисторе практически идентичная схеме на вакуумном триоде. Не зря ведь транзистор сначала называли полупроводниковым триодом. Колебательный контур соединен последовательно с источником напряжения и транзистором таким образом, что на эмиттер подается положительный потенциал, а на коллектор – отрицательный. При этом переход эмиттер-база (эмиттерный переход) является прямым, а переход база-коллектор (коллекторный переход) оказывается обратным, и ток в цепи не идет. Это соответствует разомкнутому выключателю S.
Чтобы в цепи контура возникал ток и подзаряжал конденсатор контура в ходе колебаний, нужно сообщать базе отрицательный относительно эмиттера потенциал, причем в те интервалы времени, когда верхняя пластина конденсатора заряжена положительно, а нижняя — отрицательно. Это соответствует замкнутому выключателю S.

В интервалы времени, когда верхняя пластина конденсатора заряжена отрицательно, а нижняя — положительно, ток в цепи контура должен отсутствовать. Для этого база должна иметь положительный потенциал относительно эмиттера.
Таким образом, для компенсации потерь энергии колебаний в контуре, напряжение на эмиттерном переходе должно периодически менять знак в строгом соответствии с колебаниями напряжения на контуре. Для этого, как и раньше, к эмиттерному переходу подключена катушка Lсв, индуктивно связанная с катушкой Lк. Колебания в контуре, вследствие ЭМИ, возбуждают колебания напряжения на концах катушки Lсв, а тем самым и на эмиттерном переходе. Если фаза колебаний напряжения на эмиттерном переходе подобрана правильно, то «толчки» тока в цепи контура действуют на контур в нужные интервалы времени, и колебания не затухают, поэтому важность подключения концов катушек остаётся в силе. Напротив, амплитуда колебаний в контуре возрастает до тех пор, пока потери энергии в контуре не станут точно компенсироваться поступлением энергии от источника. Эта амплитуда тем больше, чем больше напряжение источника. Увеличение напряжения приводит к усилению «толчков» тока, подзаряжающего конденсатор.

Для справки: когда-то в СССР выпускалось множество радиодеталей, в частности:

первые советские транзисторы П1А выпуска 1957г – триоды германиевые плоскостные.

Более современные транзисторы 90-х голов – тоже из СССР.

«Опытная установка» для наблюдения автоколебаний показана на рисунке:

Её практическая реализация на p-n-p транзисторе МП41А:

Кстати, если применить транзистор структуры n-p-n, то генератор на транзисторе не будет отличаться от лампового даже полярностью подключения батареи:

Это снова напоминает нам, почему транзисторы называли кристаллическими, плоскостными, но всё же ТРИОДАМИ!

6. Воспоминание №3: резонанс в механике.

Резонансом называют физическое явление возрастания амплитуды колебаний в системе, если частота внешнего воздействия (вынуждающей силы) совпадает с собственной частотой колебательной системы. В результате резонанса при некоторой частоте вынуждающей силы колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие этой силы. Степень отзывчивости в теории колебаний описывается величиной, называемой добротностью. При помощи резонанса можно выделить и/или усилить даже весьма слабые периодические колебания.
Явление резонанса впервые было описано Галилео Галилеем в 1602 г. в работах, посвященных исследованию маятников имузыкальных струн.
Увеличение амплитуды — это лишь следствие резонанса, а причина — совпадение внешней (возбуждающей) частоты с некоторой другой частотой, определяемой параметрами колебательной системы, такими как внутренняя (собственная) частота, коэффициент вязкости и т.п. Обычно резонансная частота не сильно отличается от собственной нормальной, но далеко не во всех случаях можно говорить об их совпадении.

Воздействие звуковых (акустических) волн на стеклянный бокал:
а) диаграмма распределения колебаний в бокале;
б) треснувший в результате резонанса бокал.

На графике резонанс выглядит следующим образом:

сначала происходит возрастание амплитуды колебаний, затем она достигает некоторого постоянного значения, если величина внешнего воздействия также постоянна. Это связано с наличием трения и сопротивления в колебательной системе. Если размах колебаний довольно значителен, то это может привести к разрушению самой системы.

Частота, при которой амплитуда вынужденных колебаний максимальна, называется резонансной. График зависимости амплитуды колебаний от частоты внешнего воздействия называется резонансной кривой:
Чем меньше трение (сопротивление), тем больше амплитуда резонансных колебаний и тем острее пик резонансной кривой:
Fтр4>Fтр3>Fтр2>Fтр1.

7. Резонанс в КК.
Для получения резонанса в КК также необходимо внешнее воздействие – вынуждающая сила. В роли таковой может выступать источник переменного тока – генератор. Резонанса в КК можно добиться тремя способами: изменяя частоту источника переменного тока, изменяя индуктивность Lк или ёмкость Ск.
Например,

или

.
Первый генератор позволяет менять частоту сигнала. Второй генератор вырабатывает переменный ток постоянной частоты.
Поскольку есть два вида колебательных контуров – последовательный и параллельный, то и резонанс в них также бывает двух видов – резонанс напряжений и резонанс токов.
Рассмотрим последовательный контур, подключенный к источнику переменного напряжения, частоту которого можно менять.
При резонансе напряжений реактивное сопротивление КК становится равным нулю:

– это и есть условие резонанса. Алгебраическая сумма

(эти напряжения находятся в противофазе). При этом ток I в контуре совпадает по фазе с напряжением U, полное сопротивление z=R и I=U/R. Резкое возрастание тока в цепи при резонансе напряжений вызывает также резкое возрастание напряжений

, причем их значения могут во много раз превышать напряжение U источника, питающего цепь.
При резонансе напряжение на катушке или конденсаторе в Q раз больше, чем напряжение генератора U.
Отношение

называется добротностью контура.
Чем выше добротность контура Q, тем больше увеличение напряжения при резонансе. Повышение напряжения на катушке и на конденсаторе характерно для резонанса напряжений,само название которого подчеркивает увеличение напряжения в момент резонанса.

Большие напряжения на катушке и конденсаторе получаются за счет постепенного накопления энергии в контуре в процессе возникновения в нем колебаний. ЭДС генератора возбуждает в контуре колебания, амплитуда которых нарастает до тех пор, пока энергия, поступающая от генератора, не станет равна потерям энергии в активном сопротивлении контура. После этого в контуре происходят мощные колебания, характеризующиеся большой величиной тока и большими напряжениями, а генератор расходует небольшую мощность только для компенсации потерь энергии.
При резонансе напряжений в величину активного сопротивления контура входит внутреннее сопротивление генератора. Если оно велико, то качество контура может стать низким и резонансные свойства его будут выражены слабо. Поэтому для резонанса напряжений генератор, питающий контур, должен иметь малое внутреннее сопротивление. Резонансная кривая показана именно для такого случая.

Теперь параллельный КК подключен к тому же генератору. Условияполучения резонанса токов в параллельном контуре такие же, как и для резонанса напряжений, т.е.

.
Однако, по своим свойствам резонанс токов, практически, противоположен резонансу напряжений. В этом случае на катушке и на конденсаторе напряжение Uтакое же, как у генератора. Сопротивление контура между точками разветвления становится максимальным, а ток генератора будет минимальным.Полное (эквивалентное) сопротивление контура (z) для генератора при резонансе токов можно подсчитать по формулам:

.
Сопротивление

, называемое резонансным сопротивлением, является чисто активным и поэтому при резонансе токов нет сдвига фаз между напряжением генератора и его током.
В самом контуре при резонансе происходят сильные колебания и поэтому ток внутри контура во много раз больше, чем ток генератора. Токи в индуктивности и ёмкости можно рассматривать как токи в ветвях или как ток незатухающих колебаний внутри контура, поддерживаемых генератором.

Чем меньше активное сопротивление в контуре, тем меньше разница между этими токами, тем меньше ток генератора и тем больше сопротивление контура. Это вполне понятно. Ток, идущий от генератора, пополняет энергию в контуре, компенсируя потери ее в активном сопротивлении. При уменьшении активного сопротивления уменьшается потеря энергии в нём, и генератор расходует меньше энергии на поддержание незатухающих колебаний.
Если бы контур был идеальным, то начавшиеся колебания продолжались бы непрерывно, без затухания и не требовалось бы энергии от генератора на их поддержание. Ток генератора был бы равен нулю, а сопротивление контура — бесконечности.
Для резонанса токов так же, как и для резонанса напряжений, характерно возникновение в контуре мощных колебаний при незначительной затрате мощности генератора.
На явление резонанса в параллельном контуре большое влияние оказывает внутреннее сопротивление

питающего генератора. Если это сопротивление мало, то напряжение на зажимах генератора, а следовательно, и на контуре незначительно отличается от ЭДС генератора и остается почти постоянным по амплитуде, несмотря на изменения тока при изменении частоты.
Полное сопротивление цепи в этом случае приближенно равно только сопротивлению контура. При резонансе оно сильно возрастает и ток генератора резко уменьшается. Кривая изменения тока на соответствует именно такому случаю.

8. Применение резонанса в КК.
Резонанс напряжений применяется в радиотехнике для получения максимального тока в контуре.

Например, антенный контур радиопередатчика настраивают на резонанс напряжений для того, чтобы ток в антенне был максимальным. Тогда дальность действия передатчика будет наибольшей.
Для наиболее полной передачи энергии с выхода передатчика по линии питания к антенне должны соблюдаться следующие два основных условия:
а) нагрузка (антенна), должна представлять для генератора (выходной контур передатчика) чисто активное сопротивление без емкостной и индуктивной составляющих;
б) полное сопротивление нагрузки должно быть согласовано с полным сопротивлением генератора.
В радиотехнических схемах параллельный контур обычно питается от генератора с большим внутренним сопротивлением, роль которого выполняет электронная лампа (см. рис. выше) или полупроводниковый прибор. Если внутреннее сопротивление генератора значительно больше, чем сопротивление контура, то параллельный контур приобретает резко выраженные резонансные свойства.

Передатчик. Кадр из фильма «Операция «Ы» и другие приключения Шурика. Наваждение».

Входной контур приемника настраивают на резонанс токов для того, чтобы получить максимальное усиление напряжения сигналов той радиостанции, на частоту которой настроен контур. Напряжения сигналов других радиостанций, частоты которых отличаются от резонансной частоты приемного контура, усиливаются незначительно. Настройка может выполняться с помощью конденсатора переменной ёмкости (КПЕ) или катушки с изменяемой индуктивностью.

В первых детекторных радиоприёмниках изменение частоты настройки входного контура осуществлялось именно путём изменения индуктивности катушки, что проще всего сделать, меняя количество её витков.

Такой приёмник сильно напоминал реостат, где с помощью скользящего контакта также меняется количество витков катушки. Но это сходство чисто внешнее!
Были радиоприёмники с настройкой, когда взаимное расположение (вращением или смещением) отдельных секций катушек входного контура. Внешний вид такого приёмника: 1 — панель приёмника, 2— подвижная катушка для настройки, 3— переключатели связи и настройки, 4 — детектор, 5 — зажимы антенна— земля, 6 — гнёзда для подключения телефона.

Я застал ещё то время, когда в радиолюбительской литературе описывались технологии самостоятельного изготовления КПЕ. Когда же они стали более доступны, входные контуры стали настраиваться, чаще всего, именно изменением ёмкости конденсаторов.

Детекторный приёмник из кабинета физики. Прекрасно виден входной КК, состоящий из катушки и КПЕ.

Самодельный детекторный приёмник.

Шасси промышленного радиоприёмника. Справа магнитная антенна с катушками, позади неё – КПЕ.
Картинки из радиолюбительской литературы:

Методика изготовления детекторного радиоприёмника.

Радиоприёмник на одной комбинированной лампе.

Демонстрационный детекторный приёмник с ламповым УНЧ. Я собрал здесь и ретро-усилитель, и ретро-динамик.

На этом завершаю разговор о КК. Надеюсь, у Вас хватило терпения дочитать статью до конца.
Я не пытался «объять необъятное», и многое осталось недосказанным…

©SEkorp, моя версия темы, 4 июня 2016г.