Estrés resonancia. O circuíto de resonancia

A resonancia é un dos máis comúns na natureza, fenómenos físicos. O fenómeno de resonancia pode ser observado nos sistemas mecánicos, eléctricos e mesmo térmicas. Sen resonancia, que non tiña unha radio, televisión, música e mesmo balances no playground, sen esquecer sistemas de diagnóstico eficaz utilizados na medicina moderna. Un dos tipos máis interesantes e útiles do circuíto de resonancia é unha tensión resonancia.

Os elementos do circuíto ressonante

Resonancia pode ocorrer nos chamados RLC-circuítos, que comprende os seguintes compoñentes:

• R - resistor. Estes dispositivos relacionados cos chamados elementos activos do circuíto eléctrico, a enerxía eléctrica é convertida en calor. Noutras palabras, eles removen a alimentación do circuíto e convertela en calor.
• L - indutancia. Indutancia en circuítos eléctricos - analóxico de masa ou inercia en sistemas mecánicos. Este compoñente non é moi perceptible no circuíto ata que tente facelo en calquera cambio. En mecánica, por exemplo, unha tal cambio é a variación da velocidade. O circuíto eléctrico - o cambio actual. Se ocorre por algún motivo, a indutancia neutraliza tal cambio de réxime circuíto.
• C - designación para capacitores, que son dispositivos que almacenan enerxía eléctrica, así como a primavera de reter enerxía mecánica. concentrados indutancia e tendas de enerxía magnética, mentres a carga capacitor concentrados e, polo tanto, almacena a enerxía eléctrica.

O concepto de que o circuíto ressonante

Os elementos clave son indutancia de resonancia do circuíto (L) e de capacidade (C). O resistor ten unha tendencia para o amortiguamento de oscilacións, polo que elimina a alimentación a partir do circuíto. Ao examinar os procesos que ocorren no circuíto de resonancia, que temporalmente ignorar, pero hai que lembrar que, como a forza de rozamento en sistemas mecánicos, a resistencia eléctrica no circuíto non pode ser eliminado.

A resonancia de tensións e correntes de resonancia

En función do método de conectar os elementos principais do circuíto de resonancia pode ser de serie e paralelo. Ao acender o circuíto ressonante serie a un sinal de fonte de tensión cunha frecuencia coincidente cunha frecuencia natural, en determinadas condicións, xorde a resposta ao estrés. A resonancia do circuíto eléctrico conectado en paralelo cos elementos reactivos chamados correntes de resonancia.

A frecuencia natural do circuíto ressonante

Podemos facer que o sistema a oscilar a unha frecuencia natural. Para iso, ten que primeiro cargar o capacitor, como se mostra na figura superior á esquerda. Cando isto está feito, a clave é trasladado para a posición mostrada na mesma figura da dereita.

Na hora do "0", toda a enerxía eléctrica almacenada no condensador ea corrente no circuíto é igual a cero (figura a continuación). Nótese que a tarxeta de arriba do condensador é cargado positivamente, e no fondo - en negativo. Non podemos ver as oscilacións dos electróns no circuíto, pero podemos medir amperímetro actual, e con osciloscopio para trazar a dependencia dos tempos actuais. Nótese que T en noso programa - o tempo que leva para completar un rolamento de oscilación en enxeñaría eléctrica chamado "período de dúbida."

Os fluxos de corrente nunha dirección das agullas do reloxo (ver imaxe seguinte). A enerxía é transferida do condensador para o indutor. A primeira vista, pode parecer estraño que a indutancia fornece enerxía, pero é semellante á enerxía cinética contida na masa en movemento.

O fluxo de enerxía é devolta ao condensador, pero teña en conta que a polaridade do capacitor agora cambiou. Noutras palabras, a tarxeta inferior ten agora unha carga positiva ea placa superior - carga negativa (figura a continuación).

O sistema está totalmente resolto, ea enerxía comeza a fluír dende o condensador de volta para a indutancia (ver imaxe seguinte). Como resultado, a enerxía é totalmente de volta ao seu punto de partida e está preparado para comezar o ciclo de novo.

A frecuencia de oscilación pode ser aproximada do seguinte xeito:

• F = 1 / 2π (LC) ⁰⁵

onde: M - frecuencia, L - indutancia, C - capacitancia.

Considerado neste exemplo, o proceso reflicte a esencia física de resonancia tensión.

resonancia tensión investigación

En circuítos LC reais sempre hai unha lixeira resistencia, que diminúe con cada ciclo de aumentar a amplitude da corrente. Despois de varios ciclos, a cadea é reducida a cero. Este efecto chámase "amortiguamento do sinal sinusoidal". A taxa de descomposición de corrente a cero depende da resistencia do circuíto. Con todo, a resistencia non alterar a frecuencia das oscilacións do circuíto de resonancia. Se a resistencia é grande de abondo, unha oscilación sinusoidal non debería ocorrer en todos no circuíto.

Obviamente, onde hai unha frecuencia natural de oscilación pode resonancia proceso de excitación. Facemos isto a través da inclusión dunha fonte de alimentación en cadea da corrente alterna (AC), como se mostra á esquerda. O termo "variable" indica que a tensión de saída da fonte varía cunha determinada frecuencia. Se a frecuencia de fonte de enerxía coincide coa frecuencia natural do circuíto, resonancia tensión xorde.

Condicións de aparición

Agora imos considerar as condicións de aparición de resonancia tensión. Como se mostra na última figura, volvemos para o resistor no circuíto. Con ningunha resistencia no circuíto de corrente no circuíto ressonante aumentará a un valor máximo determinado polos parámetros de elementos de circuíto e fonte de alimentación. O aumento da resistencia do resistor no circuíto de resonancia aumenta a tendencia á atenuación da corrente no circuíto, pero non afecta a frecuencia de vibracións de resonancia. Tipicamente, o modo de resonancia tensión non ocorrer a impedancia do circuíto de resonancia satisfai R = 2 (L / C) ^{de 0,5.}

Usando tensións de resonancia para transmisión de radio

fenómeno de resonancia tensión non é só un fenómeno físico curioso. Ela ten un papel crucial na tecnoloxía sen fíos de comunicación - radio, televisión, telefonía móbil. Transmisores utilizados para a transmisión sen fíos da información necesariamente conter circuítos para entrar en resonancia a unha frecuencia específica para cada dispositivo é designada por frecuencia de soporte. Por medio da antena de transmisión conectado ao transmisor, que emite ondas electromagnéticas na frecuencia de portadora.

A antena no outro camiño final transceptor recibir o sinal e ofrece-o ao circuíto de recepción deseñados para entrar en resonancia coa frecuencia portadora. É evidente que a antena recibe unha pluralidade de sinais en diferentes frecuencias, para non mencionar o ruído de fondo. Debido á presenza do dispositivo receptor sintonizado á frecuencia portadora do circuíto ressonante, o receptor só selecciona a frecuencia correcta, filtrando toda innecesaria.

Tras detectar a amplitude modulada (AM) radio, un sinal de baixa frecuencia dedicada dos mesmos (LF) é amplificado e alimentado ao dispositivo de produción de son. Esta é a forma máis sinxela de radio é moi sensible ao ruído e interferencia.

Para mellorar a calidade da información recibida desenvolvido e utilizado correctamente outras formas máis avanzadas de transmisión de radio, que tamén está baseado no uso de sistemas ressonantes programadas.

modulación de frecuencia e da radio FM resolve moitos dos problemas con sinal de amplitude modulada transmisores de radio, pero ao custo do sistema de transmisión complexidade significativa. O sistema de radio FM sons electronicamente trato son convertidos en pequenos cambios na frecuencia portadora. Peza de equipos que executa esta conversión é chamado un "módulo" emprégase co transmisor.

Deste xeito, o receptor ten que ser engadido a un desmodulador para converter o sinal de volta para unha forma que pode ser reproducido a través do altofalante.

Outros exemplos utilizan unha resonancia tensión

voltagens de resonancia como o principio fundamental é tamén incorporada no circuíto de múltiples filtros, son amplamente utilizadas en enxeñaría eléctrica para eliminar os sinais nocivas e non desexados, e alisado da pulsación xerar sinais sinusoidais.