Resonans stress. Hvad resonanskredsen

Resonans er en af de mest almindelige i naturen, fysisk fænomen. Fænomenet med resonans kan observeres i de mekaniske, elektriske og endda termiske systemer. Uden resonans, havde vi ikke en radio, tv, musik og endda svinger på legepladsen, for ikke at nævne effektive diagnostiske systemer, der anvendes i moderne medicin. Et af de mest interessante og nyttige typer af resonanskredsløbet er en resonans spænding.

Elementerne i resonanskredsen

Resonans kan forekomme i de såkaldte RLC-kredsløb, som omfatter de følgende komponenter:

• R - modstande. Disse enheder i forbindelse med de såkaldte aktive elementer i det elektriske kredsløb, elektrisk energi omdannes til varme. Med andre ord, de fjerne spændingen fra kredsløbet og omdanne det til varme.
• L - induktans. Induktans i elektriske kredsløb - analog af masse eller inerti i mekaniske systemer. Denne komponent er ikke meget mærkbar i kredsløbet, indtil du forsøger at gøre det på nogen forandring. I mekanik, for eksempel en sådan ændring er ændringen i hastighed. Det elektriske kredsløb - strømændringen. Hvis det for der opstår en eller anden grund, induktansen modvirker sådan kredsløb regimeskifte.
• C - betegnelse for kondensatorer, som er apparater, der lagrer elektrisk energi, ligesom fjederen bevarer mekanisk energi. Induktans koncentrater og lagrer magnetisk energi, mens kondensatorladningen koncentrater og således lagrer den elektriske energi.

Begrebet resonanskredsen

Hovedelementerne er resonanskreds induktans (L) og kapacitans (C). Modstanden har en tendens til dæmpning af svingninger, så det fjerner magt fra kredsløbet. Ved undersøgelsen af de processer, der forekommer i resonanskredsen, vi midlertidigt ignorere, men det må huskes, at ligesom friktionskraften i mekaniske systemer, ikke kan elimineres elektrisk modstand i kredsløbene.

Resonans af resonans spænding og strøm

Afhængig af fremgangsmåden til at forbinde de centrale elementer i resonanskredsen kan være seriel og parallel. Ved tilslutning serieresonanskredsen til en spændingskilde signal med en frekvens, der falder sammen med en naturlig frekvens, under visse betingelser, der opstår stress respons. Den resonans i det elektriske kredsløb forbundet i parallel med de reaktive elementer kaldet resonans strømme.

Egenfrekvens resonanskredsen

Vi kan få systemet til at svinge på en naturlig frekvens. For at gøre dette, skal du først oplade kondensatoren, som vist på øverste billede til venstre. Når dette er gjort, er nøglen overdrages til positionen vist i samme figur til højre.

Til tidspunktet "0", al den elektriske energi lagret i kondensatoren, og strømmen i kredsløbet er lig med nul (figur nedenfor). Bemærk, at den øverste plade af kondensator er positivt ladet, og bunden - benægtende. Vi kan ikke se de svingninger af elektroner i kredsløb, men vi kan måle strøm amperemeter, og med oscilloskop at spore afhængighed af de nuværende tider. Bemærk, at T på vores tidsplan - den tid, det tager at fuldføre en svingning leje i elektroteknik kaldet "tøven periode."

Løber strømmen i urets retning (se figur nedenfor). Energi overføres fra kondensatoren til induktoren. Ved første øjekast kan det synes mærkeligt, at induktans giver energi, men det svarer til den kinetiske energi, der er indeholdt i den bevægelige masse.

Strømmen af energi returneres til kondensatoren, men bemærk, at polariteten af kondensatoren nu har ændret sig. Med andre ord bundpladen har nu en positiv ladning og den øvre plade - negativ ladning (figur nedenfor).

Systemet er nu fuldt behandlet, og energien begynder at strømme fra kondensatoren tilbage til induktans (se figur nedenfor). Som et resultat, energi er helt tilbage til sit udgangspunkt, og er klar til at begynde cyklussen forfra.

Oscillationsfrekvensen kan tilnærmes som følger:

• F = 1 / 2π (LC) ^0,5,

hvor: F - frekvens, L - induktans, C - kapacitans.

Betragtet i dette eksempel, processen afspejler den fysiske essensen af spænding resonans.

Undersøgelse spænding resonans

I faste LC kredsløb er der altid en let modstand, som aftager med hver cyklus øge strømamplitude. Efter flere cykler er den nuværende reduceret til nul. Denne effekt kaldes "dæmpning af sinusformet signal". Hastigheden for nuværende henfald til nul afhænger af modstanden i kredsløbet. Men modstanden ikke ændre frekvensen af resonanskredsløbet svingninger. Hvis modstanden er stor nok, vil en sinusformet svingning ikke forekomme overhovedet i sløjfen.

Det er klart, hvor der er en naturlig oscillationsfrekvens kan resonans excitation proces. Det gør vi ved at inkludere i en daisy chain strømforsyning af vekselstrøm (AC), som vist til venstre. Udtrykket "variabel" angiver, at kilden udgangsspænding varierer med en bestemt frekvens. Hvis strømkilden frekvens falder sammen med den naturlige frekvens af kredsløbet, opstår spænding resonans.

Betingelser for forekomst

Nu mener vi betingelserne for forekomst af spænding resonans. Som vist i det sidste ciffer, vi vendte tilbage til modstanden i kredsløbet. Med ingen modstand i strømsløjfen i resonanskredsen vil stige til en maksimal værdi bestemt af kredsløbselementer parametre og strømforsyning de. Forøgelse af resistensen af modstanden i resonanskredsløbet øger tendensen til dæmpningen af strømmen i kredsløbet, men påvirker ikke hyppigheden af resonanssvingninger. Typisk betyder spændingen resonansmodus ikke forekomme, hvis impedansen af resonanskredsløbet opfylder R = 2 (L / C) ^0,5.

Anvendelse resonans spændinger til radiotransmission

Spænding resonans fænomen er ikke kun en fysisk nysgerrig fænomen. Det spiller en afgørende rolle i trådløs kommunikationsteknologi - radio, tv, mobiltelefoni. Transmittere brugt til trådløs transmission af information nødvendigvis indeholde kredsløb til at frembringe resonans ved en specifik frekvens for hver enhed kaldes bærefrekvens. Ved hjælp af den transmitterende antenne til senderen, udsender elektromagnetiske bølger ved bærefrekvensen.

Antennen i den anden ende transceiver sti modtager signalet og leverer det til den modtagende kredsløb udformet til at frembringe resonans ved bærefrekvensen. Det er indlysende, at antennen modtager et antal signaler ved forskellige frekvenser, for ikke at nævne baggrundsstøjen. På grund af tilstedeværelsen på modtagerenheden afstemt til bærefrekvensen af resonanskredsen, modtageren kun udvælger den korrekte frekvens, frafiltrere al unødvendig.

Efter at have detekteret den amplitudemodulerede (AM) radio, en dedikeret lavfrekvent signal derfra (LF) forstærkes og føres til lyden anordning. Dette er den enkleste form for radio er meget følsom over for støj og interferens.

For at forbedre kvaliteten af den modtagne information udviklet og med succes brugt andre, mere avancerede måder at radiotransmission, som også er baseret på brugen af tunet resonante systemer.

Frekvensmodulation og FM-radio løser mange af problemerne med radiotransmissionsudstyr amplitudemoduleret signal, men på bekostning af betydelige kompleksitet transmissionssystem. FM-radiosystem lyde elektronisk tarmkanalen omdannes til små ændringer i bærefrekvens. Stykke udstyr, der udfører denne omdannelse kaldes en "modulator" anvendes med senderen.

Følgelig skal modtageren sættes til en demodulator til omdannelse af signalet tilbage i en form, der kan højttaler.

Andre eksempler bruge en spænding resonans

Resonans spændinger som det grundlæggende princip også inkorporeres i kredsløbet af flere filtre, er meget udbredt i elektroteknik at fjerne de skadelige og uønskede signaler, og udjævning af pulsering genererer sinusformede signaler.