Stres Rezonanță. Ce circuit de rezonanță

Rezonanța este una dintre cele mai frecvente in natura, fenomene fizice. Fenomenul de rezonanță poate fi observată în sistemele mecanice, electrice și chiar termice. Fără rezonanță, nu am avut un radio, televiziune, muzică și chiar și leagăne la locul de joacă, să nu mai vorbim de sisteme de diagnosticare eficiente utilizate în medicina modernă. Una dintre cele mai interesante și utile tipuri de circuit de rezonanță este o tensiune de rezonanță.

Elementele circuitului rezonant

Rezonanta poate avea loc în așa-numitele RLC-circuite, care cuprinde următoarele componente:

• R - rezistori. Aceste dispozitive legate de așa-numitele elemente active ale circuitului electric, energia electrică este transformată în căldură. Cu alte cuvinte, ei elimina puterea de circuit și îl transformă în căldură.
• L - inductanța. Inductanță în circuitele electrice - analogice de masă sau de inerție în sistemele mecanice. Această componentă nu este foarte vizibil în circuit până când încercați să-l facă în orice schimbare. În mecanică, de exemplu, o astfel de schimbare este variația vitezei de circulație. Circuitul electric - schimbarea curent. În cazul în care pentru a produce un motiv oarecare, inductanța contracarează o astfel de schimbare de regim de circuit.
• C - denumire pentru condensatoare, care sunt dispozitive care stochează energie electrică, la fel ca și arcul păstrează energie mecanică. concentrate Inductanța și magazine de energie magnetică, în timp ce taxa de condensator concentrate si, astfel, stochează energia electrică.

Conceptul de circuit rezonant

Elementele cheie sunt inductanță de rezonanță a circuitului (L) și capacitate (C). Rezistorul are o tendință de a amortizare a oscilațiilor, așa că elimină puterea de circuit. La examinarea proceselor care au loc în circuitul rezonant, vom ignora temporar, dar trebuie amintit faptul că, la fel ca forța de frecare în sistemele mecanice, rezistenței electrice în circuitele nu pot fi eliminate.

Rezonanta tensiunilor și curenților de rezonanță

În funcție de metoda de conectare a elementelor cheie ale circuitului de rezonanță poate fi serial și paralel. La conectarea serie circuitul rezonant la un semnal sursă de tensiune cu o frecvență care coincide cu o frecvență naturală, în anumite condiții, apare raspunsul la stres. Rezonanța în circuitul electric conectat în paralel cu elementele reactive numite curenți de rezonanță.

Frecvența naturală a circuitului rezonant

Putem face ca sistemul să oscileze la o frecvență naturală. Pentru a face acest lucru, trebuie să încărcați mai întâi condensator, așa cum se arată în imaginea de sus de pe partea stângă. Atunci când se face acest lucru, cheia este transferată în poziția prezentată în aceeași figură pe dreapta.

La momentul „0“, toată energia electrică stocată în condensator, iar curentul în circuit este egal cu zero (figura de mai jos). Rețineți că placa superioară a condensatorului este încărcat pozitiv, iar partea de jos - în negativ. Nu putem vedea oscilațiile de electroni în circuit, dar putem masura ampermetru de curent, precum și cu osciloscop pentru a urmări dependența de ori curent. Rețineți că T pe programul nostru - timpul necesar pentru a finaliza un lagăr de oscilație în inginerie electrică numită „perioadă de ezitare.“

Fluxurile curente în sensul acelor de ceasornic (vezi figura de mai jos). Energia este transferată de la condensator la inductor. La prima vedere poate părea ciudat că inductanța furnizează energie, dar este similar cu energia cinetică conținută în masa în mișcare.

Fluxul de energie este returnat la condensator, dar rețineți că polaritatea condensatorului sa schimbat acum. Cu alte cuvinte, placa de fund are acum o sarcină pozitivă, iar placa superioară - sarcină negativă (figura de mai jos).

Sistemul este acum pe deplin rezolvate, iar energia începe să curgă din condensatorul înapoi la inductanța (a se vedea figura de mai jos). Ca urmare, energia este complet înapoi la punctul de pornire și este gata să înceapă ciclul din nou.

Frecvența de oscilație poate fi aproximată după cum urmează:

• F = 1 / 2π (LC) ^0,5,

unde: F - frecvența, L - inductivitatea, C - capacitate.

Considerat în acest exemplu, procesul reflectă esența fizică a rezonanță de tensiune.

rezonanța tensiune Investigation

În circuitele LC reale există întotdeauna o ușoară rezistență, care scade cu fiecare ciclu crește amplitudinea curentului. După mai multe cicluri, curentul este redus la zero. Acest efect se numește „amortizare a semnalului sinusoidal“. Rata de degradare curent la zero depinde de rezistența din circuit. Cu toate acestea, rezistența nu modifică frecvența oscilațiilor de circuit de rezonanță. În cazul în care rezistența este suficient de mare, o oscilație sinusoidală nu va avea loc la toate în bucla.

Evident că, în cazul în care există o frecvență naturală de oscilație poate rezonanță procesul de excitație. Facem acest lucru prin includerea într - o sursă de alimentare cu lanț daisy de curent alternativ (AC), așa cum se arată în partea stângă. Termenul „variabila“ indică faptul că tensiunea de ieșire sursă variază în funcție de o anumită frecvență. Dacă frecvența sursei de alimentare coincide cu frecvența naturală a circuitului, rezonanță de tensiune apare.

Condiții de apariție

Acum avem în vedere condițiile de apariție a rezonanță de tensiune. După cum se arată în ultima figură, ne-am întors la rezistor în circuit. Cu nici un rezistor în bucla de curent în circuitul rezonant va crește la o valoare maximă determinată de parametrii elementelor de circuit și sursa de alimentare. Creșterea rezistenței rezistorului în circuitul de rezonanță crește tendința de atenuare a curentului în circuit, dar nu afectează frecvența vibrațiilor de rezonanță. De obicei, modul de rezonanță de tensiune nu produce dacă impedanța circuitului de rezonanță satisface R = 2 (L / C) ^0,5.

Folosind tensiuni de rezonanță pentru transmisii radio

Fenomenul de rezonanță de tensiune nu este doar un fenomen curios fizic. Acesta joacă un rol crucial în tehnologia comunicațiilor fără fir - radio, televiziune, telefonie celulară. Transmițătoare utilizate pentru transmiterea de informații conține în mod necesar un circuit să rezoneze la o anumită frecvență pentru fiecare dispozitiv se numește frecvență purtătoare. Prin intermediul antenei de emisie conectat la transmițător, acesta emite unde electromagnetice la frecvența purtătoare.

Antena la celălalt traseu emițător-receptor final recepționează semnalul și livrează la circuitul receptor proiectat să rezoneze la frecvența purtătoare. Este evident că antena primește o multitudine de semnale la frecvențe diferite, să nu mai vorbim de zgomotul de fond. Datorită prezenței pe dispozitivul de recepție acordat pe frecvența purtătoare a circuitului rezonant, receptorul selectează doar frecvența corectă, filtrarea toate inutile.

După detectarea amplitudinii modulate (AM) radio, un semnal dedicat de frecvență joasă din acesta (LF) este amplificat și alimentat în dispozitivul de producere a sunetului. Aceasta este cea mai simplă formă de radio este foarte sensibil la zgomot și interferențe.

Pentru a îmbunătăți calitatea informațiilor primite dezvoltate și utilizate cu succes pentru alte moduri, mai avansate de transmisie radio, care se bazează și pe utilizarea sistemelor de rezonanță reglate.

modulație de frecvență și FM radio rezolvă multe dintre problemele cu semnal modulat în amplitudine de emisie radio, dar la costul sistemului de transport semnificativ de complexitate. Sistemul radio FM sunete ale tractului electronic sunt convertite în mici modificări în frecvență purtătoare. Echipament care efectuează această conversie se numește un „modulator“ este utilizat cu transmițătorul.

Prin urmare, receptorul trebuie adăugat la un demodulator pentru conversia semnalului înapoi într-o formă care poate fi reprodusă prin difuzor.

Alte exemple folosesc o rezonanță de tensiune

tensiuni de rezonanță ca principiu fundamental este încorporat în circuitele de mai multe filtre, sunt utilizate pe scară largă în domeniul ingineriei electrice pentru a elimina semnalele nocive și nedorite și netezind pulsație generând semnale sinusoidale.