Ir-reżonanza tal-pressjonijiet. X'inhi r-reżonanza f'ċirkwit elettriku

Ir-reżonanza hija waħda mill-iktar fenomeni fiżiċi komuni fin-natura . Il-fenomenu tar- reżonanza jista 'jiġi osservat f'sistemi mekkaniċi, elettriċi u anke termali. Mingħajr reżonanza, ma jkollniex radju, televiżjoni, mużika u anki swing fil-playgrounds, biex ma nsemmux is-sistemi dijanjostiċi l-aktar effettivi użati fil-mediċina moderna. Waħda mill-aktar forom interessanti u utli ta 'reżonanza f'ċirkwit elettriku hija r-reżonanza tal-vultaġġi.

Elementi taċ-ċirkwit tar-reżonanza

Il-fenomenu tar-reżonanza jista 'jinqala' fl-hekk imsejħa katina RLC, li fiha l-komponenti li ġejjin:

• R-resistors. Dawn l-apparati, relatati ma 'l-hekk imsejħa elementi attivi taċ-ċirkwit elettriku, jikkonvertu l-enerġija elettrika f'enerġija termali. Fi kliem ieħor, huma jneħħu l-enerġija miċ-ċirkwit u jibdluh fis-sħana.
• L hija l-inductance. L-induttività fiċ-ċirkuwiti elettriċi hija analoga ta 'massa jew inerzja f'sistemi mekkaniċi. Dan il-komponent mhux notevoli ħafna fiċ-ċirkwit elettriku, sakemm tipprova tagħmel xi bidliet fiha. Fil-mekkanika, pereżempju, bidla bħal din hija l-bidla fil-veloċità. Fiċ-ċirkwit elettriku, il-bidliet attwali. Jekk għal xi raġuni sseħħ, l-induttiv jikkontrobilixxi tali bidla fil-mod taċ-ċirkwit.
• C hija d-denominazzjoni għall-kapaċitaturi, li huma strumenti li jaħżnu l-enerġija elettrika b'mod simili għal kif il-molol iżommu l -enerġija mekkanika. L-inductance tikkonċentra u żżomm l-enerġija manjetika, filwaqt li l-kapaċitatur jikkonċentra t-charge u b'hekk jaħżen l-enerġija elettrika.

Il-kunċett ta 'ċirkwit reżonanti

L-elementi ewlenin taċ-ċirkwit reżonanti huma l-inductance (L) u l-kapaċitanza (C). Ir-reżistenza għandha t-tendenza li tgħum l-oxxillazzjonijiet, u għalhekk tneħħi l-enerġija miċ-ċirkwit. Meta wieħed iqis il-proċessi li jseħħu fiċ-ċirkwit oxxillatorju, aħna jinjoraha temporanjament, iżda għandu jiġi mfakkar li, bħall-forza tal-frizzjoni fis-sistemi mekkaniċi, ir-reżistenza elettrika fiċ-ċirkuwiti ma tistax tiġi eliminata.

Reżonanza tar-reżonanza u reżonanza attwali

Skont il-mod kif l-elementi ewlenin huma konnessi, iċ-ċirkwit reżonanti jista 'jkun sekwenzjali u parallel. Meta ċirkwit oxxillatorju serjali jkun imqabbad ma 'sors ta' vultaġġ bi frekwenza tas-sinjal li tikkoinċidi mal-frekwenza naturali, taħt ċerti kondizzjonijiet, tinħoloq reżonanza ta 'vultaġġi fih. Ir-reżonanza f'ċirkwit elettriku b'elementi reattivi konnessi paralleli tissejjaħ reżonanza tal-kurrenti.

Il-frekwenza naturali taċ-ċirkwit reżonanti

Nistgħu nagħmlu s-sistema timmarka bil-frekwenza tagħha stess. Biex tagħmel dan, l-ewwel iċċarġja l-kapaċitatur, kif jidher fil-figura tax-xellug ta 'fuq. Meta jsir dan, iċ-ċavetta titressaq għall-pożizzjoni murija fl-istess figura fuq il-lemin.

Fil-ħin "0" l-enerġija elettrika kollha hija maħżuna fil-kapaċitatur, u l-kurrent fiċ-ċirkwit huwa żero (figura hawn taħt). Innota li l-pjanċa ta 'fuq tal-kapaċitatur hija ċċarġjata b'mod pożittiv, u l-inqas waħda hija negattiva. Ma nistgħux naraw l-oxxillazzjonijiet tal-elettroni fiċ-ċirkwit, imma nistgħu nkejlu l-kurrent b'ampermetru, u bl-għajnuna ta 'oxxilloskopju nistgħu nsibu l-karattru tal-kurrent kontra l-ħin. Innota li T fuq il-graff tagħna huwa ż-żmien li tieħu biex timla oxxillazzjoni waħda, li fl-inġinerija elettrika tissejjaħ il- "perjodu ta 'ossillazzjoni".

Il-flussi kurrenti lejn il-lemin (figura hawn taħt). L-enerġija hija trasferita mill-kapaċitatur għall- inductor. L-ewwel daqqa t'għajn, jista 'jkun stramb li l-inductance fih l-enerġija, iżda dan huwa simili għall-enerġija kinetika li tinsab fil-massa li tiċċaqlaq.

Il-fluss tal-enerġija jirritorna lura lejn il-kapaċitatur, iżda jinnota li l-polarità tal-kapaċitatur issa nbidlet. Fi kliem ieħor, il-pjanċa tal-qiegħ issa għandha piż pożittiv, u l-pjanċa ta 'fuq - ħlas negattiv (figura hawn taħt).

Issa s-sistema ddur għal kollox, u l-enerġija tibda taħdem mill-capacitor għal darb'oħra għall-inductance (figura hawn taħt). B'riżultat ta 'dan, l-enerġija terġa' lura għal-punt tat-tluq tagħha u hija lesta biex tibda ċ-ċiklu mill-ġdid.

Il-frekwenza ta 'l-oxxillazzjoni tista' tiġi approssimata kif ġej:

• F = 1 / 2π (LC) ^0.5 ,

Fejn: F - frekwenza, L - inductance, C - capacitance.

Il-proċess ikkunsidrat f'dan l-eżempju jirrifletti l-essenza fiżika tar-reżonanza tal-istress.

Investigazzjoni tar-reżonanza tal-istress

F'ċirkwiti LC reali, dejjem ikun hemm reżistenza żgħira, li ma 'kull ċiklu tnaqqas iż-żieda fl-amplitudni attwali. Wara bosta ċikli, il-kurrent jonqos għal żero. Dan l-effett jissejjaħ "attenwazzjoni ta 'sinjal sinusojdali". Ir-rata ta 'attenwazzjoni tal-kurrent għal valur żero tiddependi fuq il-valur tar-reżistenza fiċ-ċirkwit. Madankollu, ir-reżistenza ma tbiddilx il-frekwenza tal-ossillazzjoni taċ-ċirkwit reżonanti. Jekk ir-reżistenza hija kbira biżżejjed, l-ebda ossillazzjonijiet sinusojdali fiċ-ċirkwit ma jseħħu xejn.

Ovvjament, fejn hemm frekwenza ta 'oxxillazzjoni naturali, hemm il-possibbiltà ta' proċess eċċitanti u reżonanti. Nagħmlu dan, inkluża l- provvista tal- enerġija tal- AC (AC) fiċ-ċirkwit tas-serje, kif muri fil-figura fuq ix-xellug. It-terminu "varjabbli" jfisser li l-vultaġġ tal-ħruġ tas-sors ivarja b'ċerta frekwenza. Jekk il-frekwenza tal-provvista ta 'l-enerġija tikkoinċidi mal-frekwenza naturali taċ-ċirkwit, tinħoloq reżonanza tal-vultaġġi.

Kundizzjonijiet ta 'okkorrenza

Aħna issa nikkunsidraw il-kondizzjonijiet għad-dehra ta 'reżonanza ta' l-istress. Kif muri fl-aħħar figura, irritornaw ir-reżistenza għaċ-ċirkwit. Fin-nuqqas ta 'reżistenza fiċ-ċirkwit, il-kurrent fiċ-ċirkwit reżonanti se jiżdied għal ċertu valur massimu stabbilit mill-parametri tal-elementi taċ-ċirkwit u l-qawwa tas-sors tal-enerġija. Iż-żieda tar-reżistenza tar-resistor fiċ-ċirkwit reżonanti żżid it-tendenza li tnaqqas il-kurrent fiċ-ċirkwit, iżda ma taffettwax il-frekwenza tal-ossillazzjonijiet reżonanti. Bħala regola, il-modalità tar-reżonanza tal-vultaġġ ma sseħħx jekk ir-reżistenza taċ-ċirkwit tar-reżonanza tissodisfa l-kondizzjoni R = 2 (L / C) ^0.5 .

Użu ta 'reżonanza tal-vultaġġ għat-trasmissjoni bir-radju

Il-fenomenu tar-reżonanza tal-istress mhux biss huwa fenomenu fiżiku kurjuż. Huwa għandu rwol eċċezzjonali fit-teknoloġija tal-komunikazzjonijiet mingħajr fili - radju, televiżjoni, telefonija ċellulari. It-trasmettituri użati għat-trażmissjoni mingħajr fili ta 'informazzjoni neċessarjament fihom ċirkwiti ddisinjati għar-resonating bi frekwenza ddefinita għal kull apparat, imsejħa l-frekwenza tal-carrier. Permezz ta 'antenna li tittrażmetti konnessa mat-trasmettitur, temetti mewġ elettromanjetiku f'frekwenza tat-trasportatur.

Antenna fit-tarf l-ieħor tal-passaġġ li jirċievi rċevuta tirċievi dan is-sinjal u tgħaddiha fil-linja riċeventi, iddisinjata biex tinħass mill-ġdid fil-frekwenza tat-trasportatur. Ovvjament, l-antenna tirċievi ħafna sinjali fi frekwenzi differenti, biex ma nsemmux ħsejjes fl-isfond. Minħabba l-preżenza fid-dħul tal-apparat riċevitur imwaħħal mal-frekwenza tat-trasportatur taċ-ċirkwit reżonanti, ir-riċevitur jagħżel l-unika frekwenza korretta, billi jiffiltra dawk kollha mhux meħtieġa.

Wara li jiġi skopert is-sinjal tar-radju modulat (AM), is-sinjal ta 'frekwenza baxxa (LF) estratt minnu huwa amplifikat u mitmugħ lill-apparat ta' riproduzzjoni tal-ħoss. Din hija l-aktar forma sempliċi ta 'trasmissjoni tar-radju hija sensittiva ħafna għall-istorbju u l-interferenza.

Biex tittejjeb il-kwalità tal-informazzjoni riċevuta, ġew żviluppati metodi oħra u avvanzati ta 'trażmissjoni tas-sinjali tar-radju u jintużaw b'suċċess, li huma wkoll ibbażati fuq l-użu ta' sistemi resonanti sintonizzati.

Il-modulazzjoni tal-frekwenza jew ir-radju FM issolvi ħafna mill-problemi tat-trażmissjoni tar-radju b'sinjal ta 'trasmissjoni amplifikat modulati, iżda dan jinkiseb bl-ispiża ta' kumplikazzjoni sinifikanti tas-sistema ta 'trażmissjoni. Fir-radju FM, il-ħsejjes tas-sistema fil-mogħdija elettronika jinbidlu f'bidliet żgħar fil-frekwenza tat-trasportatur. Parti mit-tagħmir li jwettaq din il-konverżjoni jissejjaħ "modulatur" u jintuża mat-trasmettitur.

Għaldaqstant, demodulatur għandu jiżdied mar-riċevitur biex is-sinjal jerġa 'jinġieb lura f'forma li tista' tiġi riprodotta permezz tal-lawdspiker.

Eżempji oħra ta 'l-użu tar-reżonanza tal-vultaġġ

Ir-reżonanza tar-reżonanza bħala prinċipju fundamentali hija wkoll integrata fiċ-ċirkwiti ta 'bosta filtri użati b'mod wiesa' fl-inġinerija elettrika biex jiġu eliminati s-sinjali ta 'ħsara u mhux neċessarji, li tissikka l-impulsi u li tiġġenera sinjali sinusojdali.