Tekanan resonans. Apa litar resonans

Resonance adalah salah satu yang paling biasa dalam alam semula jadi, fenomena fizikal. Fenomena resonans dapat dilihat dalam sistem mekanikal, elektrik dan juga terma. Tanpa resonans, kami tidak mempunyai radio, televisyen, muzik dan juga buaian di taman permainan, apatah lagi sistem diagnostik berkesan digunakan dalam perubatan moden. Salah satu jenis yang paling menarik dan berguna litar resonans ialah voltan resonans.

Unsur-unsur litar salunan

Resonance boleh berlaku dalam apa yang dikenali sebagai RLC-litar yang terdiri daripada komponen-komponen berikut:

• R - perintang. Alat-alat yang berkaitan dengan unsur-unsur aktif yang dipanggil litar elektrik, tenaga elektrik ditukarkan menjadi haba. Dalam erti kata lain, mereka membuang kuasa dari litar dan menukarkannya menjadi haba.
• L - kearuhan. Aruhan dalam litar elektrik - analog massa atau inersia dalam sistem mekanikal. Komponen ini tidak begitu ketara dalam litar sehingga anda cuba untuk melakukannya dalam apa-apa perubahan. Dalam mekanik, sebagai contoh, apa-apa perubahan ialah perubahan dalam halaju. Litar elektrik - perubahan semasa. Jika atas sebab tertentu berlaku, kearuhan membalikkan perubahan rejim litar tersebut.
• C - sebutan untuk kapasitor, yang merupakan peranti yang menyimpan tenaga elektrik, sama seperti musim bunga mengekalkan tenaga mekanikal. pati kearuhan dan kedai tenaga magnet, manakala caj kapasitor menumpukan dan dengan itu menyimpan tenaga elektrik.

Konsep litar salunan

Unsur-unsur utama adalah kearuhan salunan litar (L) dan kemuatan (C). perintang mempunyai kecenderungan untuk redaman ayunan, jadi ia membuang kuasa daripada litar. Dalam memeriksa proses yang berlaku dalam litar salunan, buat sementara waktu mengabaikan, tetapi perlu diingat bahawa, seperti kuasa geseran dalam sistem mekanikal, rintangan elektrik dalam litar tidak boleh dihapuskan.

Resonans resonans voltan dan arus

Bergantung kepada kaedah menyambung elemen penting dalam litar resonans boleh menjadi siri dan selari. Apabila menyambung siri litar salunan kepada isyarat sumber voltan dengan frekuensi yang bersamaan dengan frekuensi semula jadi, di bawah syarat-syarat tertentu, ada timbul tindak balas tekanan. Resonans dalam litar elektrik yang disambung secara selari dengan unsur-unsur reaktif dipanggil arus resonans.

Frekuensi tabii litar salunan

Kita boleh menyebabkan sistem berayun pada frekuensi semula jadi. Untuk melakukan ini, anda mesti mengenakan kapasitor, seperti yang ditunjukkan dalam gambar atas di sebelah kiri. Apabila ini dilakukan, kunci itu dipindahkan ke kedudukan yang ditunjukkan dalam angka yang sama di sebelah kanan.

Pada masa "0", semua tenaga elektrik yang disimpan dalam kapasitor, dan arus dalam litar adalah sama dengan sifar (gambar di bawah). Perhatikan bahawa plat atas kapasitor adalah bercas positif, dan bahagian bawah - dalam negatif. Kita tidak boleh melihat ayunan elektron dalam litar, tetapi kita boleh mengukur ammeter semasa, dan dengan osiloskop untuk mengesan pergantungan keadaan semasa. Ambil perhatian bahawa T mengikut jadual kita - masa yang diambil untuk melengkapkan satu bearing ayunan dalam bidang kejuruteraan elektrik dipanggil "tempoh teragak-agak."

Arus mengalir mengikut arah jam (lihat Rajah di bawah). Tenaga dipindahkan dari pemeluwap kepada pengaruh ini. Pada pandangan pertama, ia mungkin kelihatan aneh bahawa kearuhan memberikan tenaga, tetapi ia adalah sama dengan tenaga kinetik yang terkandung dalam jisim bergerak.

Aliran tenaga dikembalikan ke pemeluwap, tetapi ambil perhatian bahawa kekutuban kapasitor sekarang telah berubah. Dengan kata lain, plat bawah kini mempunyai cas positif dan plat atas - caj negatif (gambar di bawah).

sistem ini sekarang ditangani sepenuhnya, dan tenaga mula mengalir dari pemeluwap kembali ke kearuhan (lihat Rajah di bawah). Hasilnya, tenaga adalah kembali ke titik permulaan dan bersedia untuk memulakan kitaran semula.

Kekerapan ayunan boleh dianggarkan seperti berikut:

• F = 1 / 2π (LC) ^0,5,

di mana: F - kekerapan, L - kearuhan, C - kemuatan.

Dipertimbangkan dalam contoh ini, proses yang mencerminkan intipati fizikal resonans voltan.

Siasatan resonans voltan

Dalam litar LC sebenar sentiasa ada sedikit rintangan yang berkurangan dengan setiap kitaran meningkatkan amplitud semasa. Selepas beberapa kitaran, semasa dikurangkan kepada sifar. Kesan ini dipanggil "redaman isyarat bentuk sinus". Kadar pereputan semasa kepada sifar bergantung kepada rintangan dalam litar. Walau bagaimanapun, rintangan tidak berubah kekerapan ayunan litar resonans. Jika rintangan yang cukup besar, ayunan sinusoidal tidak akan berlaku sama sekali di dalam gelung.

Jelas sekali, di mana terdapat satu frekuensi tabii ayunan boleh resonans proses pengujaan. Kami melakukan ini dengan termasuk dalam bekalan kuasa rantaian daisy arus ulang-alik (AC), seperti yang ditunjukkan di sebelah kiri. Istilah "ubah" menunjukkan bahawa voltan output sumber berbeza dengan kekerapan tertentu. Jika kekerapan sumber kuasa bertepatan dengan frekuensi tabii litar, resonans voltan timbul.

Keberlakuan

Sekarang kita mempertimbangkan syarat-syarat berlakunya resonans voltan. Seperti yang ditunjukkan dalam angka terakhir, kami kembali ke perintang dalam litar. Tanpa perintang dalam gelung arus dalam litar salunan akan meningkat kepada nilai maksimum yang ditentukan oleh parameter elemen litar dan bekalan kuasa. Meningkatkan rintangan perintang dalam litar resonans meningkatkan kecenderungan untuk pengecilan semasa dalam litar, tetapi tidak menjejaskan kekerapan getaran resonans. Biasanya, mod voltan resonans tidak berlaku jika impedans litar resonans memenuhi R = 2 (L / C) ^0,5.

Menggunakan voltan resonans untuk penghantaran radio

fenomena voltan resonans bukan sahaja fenomena ingin tahu fizikal. Ia memainkan peranan penting dalam teknologi tanpa wayar komunikasi - radio, televisyen, telefon selular. Pemancar digunakan untuk penghantaran tanpa wayar maklumat semestinya mengandungi litar bergema pada frekuensi tertentu untuk setiap peranti dipanggil frekuensi pembawa. Melalui antena pemancar yang berkaitan dengan pemancar, ia mengeluarkan gelombang elektromagnet pada frekuensi pengangkut.

Antena di jalan akhir transceiver yang lain menerima isyarat dan menghantarnya kepada litar penerima direka bergema pada kekerapan pengangkut. Ia adalah jelas bahawa antena menerima kemajmukan isyarat pada frekuensi yang berbeza, apatah lagi bunyi latar belakang. Disebabkan oleh kehadiran kepada peranti yang menerima ditala kepada frekuensi pembawa litar salunan, penerima hanya memilih frekuensi yang betul, menapis keluar semua tidak perlu.

Selepas mengesan amplitud termodulat (AM) radio, isyarat frekuensi rendah berdedikasi daripadanya (LF) dikuatkan dan diberi makan kepada alat yang menghasilkan bunyi. Ini adalah bentuk yang paling mudah radio adalah sangat sensitif kepada bunyi dan gangguan.

Untuk meningkatkan kualiti maklumat yang diterima maju dan berjaya digunakan lain, cara yang lebih maju penghantaran radio, yang juga berdasarkan penggunaan sistem salunan ditala.

Modulasi frekuensi dan FM-radio menyelesaikan banyak masalah dengan penghantaran radio amplitud isyarat pemodulatan tetapi pada kos sistem penghantaran kerumitan yang ketara. Sistem FM-radio bunyi elektronik saluran ditukar kepada perubahan kecil dalam frekuensi pembawa. Sekeping peralatan yang melakukan penukaran ini dipanggil "modulator" digunakan dengan pemancar.

Oleh itu, penerima perlu ditambah kepada penyahmodulat untuk menukarkan isyarat ke dalam bentuk yang boleh diterbitkan semula melalui pembesar suara.

Contoh lain menggunakan resonans voltan

voltan Resonance sebagai prinsip asas juga dimasukkan dalam litar daripada pelbagai penapis, digunakan secara meluas dalam bidang kejuruteraan elektrik untuk menghapuskan isyarat berbahaya dan yang tidak diingini, dan melicinkan denyutan menjana isyarat bentuk sinus.