Resonance stress. Vad resonanskrets

Resonans är en av de vanligaste i naturen, fysikaliska fenomen. Fenomenet resonans kan observeras i de mekaniska, elektriska och även termiska system. Utan resonans, hade vi inte en radio, TV, musik och även svänger på lekplatsen, för att inte tala effektiva diagnossystem som används inom den moderna medicinen. En av de mest intressanta och användbara typer av resonanskretsen är en resonansspänning.

Elementen i resonanskretsen

Resonans kan inträffa i de så kallade RLC-kretsar, innefattande följande komponenter:

• R - resistorer. Dessa anordningar relaterade till de så kallade aktiva element i den elektriska kretsen, är elektrisk energi omvandlas till värme. Med andra ord, de tar bort strömmen från kretsen och omvandlar den till värme.
• L - induktans. Induktansen i elektriska kretsar - analog av massa eller tröghet i mekaniska system. Denna komponent är inte särskilt märkbar i kretsen tills du försöker göra det i någon förändring. Inom mekanik, till exempel, är en sådan förändring förändringen i hastighet. Den elektriska kretsen - strömändringen. Om det av någon anledning uppstår motverkar induktansen sådan krets regimskifte.
• C - beteckning för kondensatorer, vilka är anordningar som lagrar elektrisk energi, precis som fjädern bibehåller mekanisk energi. Induktans koncentrat och lagrar magnetisk energi, medan kondensatorladdningen koncentrat och således lagrar den elektriska energin.

Begreppet resonanskretsen

Nyckelelementen är resonanskretsen induktans (L) och kapacitans (C). Motståndet har en tendens att dämpning av svängningar, så det tar bort strömmen från kretsen. Vid undersökningen av de processer som sker i resonanskretsen, vi tillfälligt ignorera, men man måste komma ihåg att, liksom kraften av friktion i mekaniska system, elektriska motståndet i kretsarna kan inte elimineras.

Resonansen hos resonans spänningar och strömmar

Beroende på metod för att ansluta de viktigaste delarna i resonanskretsen kan vara seriella och parallella. Vid anslutning av serieresonanskretsen till en spänningskällsignal med en frekvens som sammanfaller med en egenfrekvens, under vissa förhållanden, uppstår den stressrespons. Resonansen i den elektriska kretsen ansluten parallellt med de reaktiva elementen som kallas resonansströmmar.

Egenfrekvensen hos resonanskretsen

Vi kan leda till att systemet att svänga på en egenfrekvens. För att göra detta måste du först ladda kondensatorn, som visas i den övre bilden till vänster. När detta är gjort, är nyckeln överförs till det läge som visas i samma figur på rätt position.

Vid tiden "0", all elektrisk energi som är lagrad i kondensatorn, och strömmen i kretsen är lika med noll (figur nedan). Observera att den övre plattan hos kondensatorn är positivt laddad och botten - nekande. Vi kan inte se svängningarna elektron i kretsen, men vi kan mäta ström amperemeter och med oscilloskop att spåra beroendet av den aktuella tiden. Observera att T på vårt schema - den tid det tar att slutföra en svängning lager i elektroteknik kallas "tvekan period."

Strömmen flyter i en riktning medurs (se figur nedan). Energi överförs från kondensorn till induktorn. Vid en första anblick kan det verka konstigt att induktansen ger energi, men den liknar den kinetiska energi som finns i den rörliga massan.

Flödet av energi återförs till kondensorn, men observera att polariteten hos kondensatorn nu har ändrats. Med andra ord, har bottenplattan nu en positiv laddning och den övre plattan - negativ laddning (figur nedan).

Systemet är nu helt adresseras, och energin börjar strömma från kondensorn tillbaka till induktansen (se figur nedan). Som ett resultat, är energi helt tillbaka till utgångspunkten och är redo att börja cykeln på nytt.

Svängningsfrekvensen kan approximeras enligt följande:

• F = 1 / 2π (LC) ^0,5,

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

Betraktas i detta exempel, återspeglar processen den fysiska essensen av spänningsresonans.

Undersökning spänningsresonans

I reala LC-kretsar finns det alltid ett lätt motstånd som minskar med varje cykel öka den nuvarande amplituden. Efter flera cykler, är strömmen reduceras till noll. Denna effekt kallas "dämpning av sinusformad signal". Hastigheten för ström avklingning till noll beror på motståndet i kretsen. Emellertid inte motståndet inte ändra frekvensen för resonanskretsen oscillationer. Om resistansen är tillräckligt stor, kommer en sinusformad oscillation förekommer inte alls i slingan.

Uppenbarligen, där det finns en naturlig svängningsfrekvens kan resonans exciteringsprocess. Vi gör detta genom att i en daisy chain strömförsörjning av växelström (AC), såsom visas till vänster. Termen "variabel" indikerar att källan utspänningen varierar med en viss frekvens. Om frekvensströmkällan sammanfaller med den naturliga frekvensen hos kretsen, uppstår spännings resonans.

Fråga om förekomsten

Nu anser vi villkoren för uppkomst av spännings resonans. Som framgår av sista siffran, återvände vi till motståndet i kretsen. Utan motstånd i strömslingan i resonanskretsen kommer att öka till ett maximalt värde som bestäms av kretselementparametrar och strömförsörjning. Öka resistansen för motståndet i resonanskretsen ökar tendensen till dämpningen av strömmen i kretsen, men påverkar inte frekvensen av resonanssvängningar. Typiskt, inte spänningen resonansmod inte inträffa om impedansen hos resonanskretsen uppfyller R = 2 (L / C) ^0,5.

Med användning av resonansspänningar för radioöverföring

Spännings resonans fenomen är inte bara en fysisk nyfiken fenomen. Den spelar en avgörande roll i trådlös kommunikationsteknik - radio, television, mobiltelefoni. Sändare som används för trådlös överföring av information nödvändigtvis innehålla kretsar för att ge resonans vid en specifik frekvens för varje enhet kallas bärfrekvens. Med hjälp av sändarantennen ansluten till sändaren avger den elektromagnetiska vågor vid bärfrekvensen.

Antennen i den andra änden transceiver vägen mottar signalen och levererar den till den mottagande kretsen utformad för att ge resonans vid bärfrekvensen. Det är uppenbart att antennen tar emot ett flertal signaler vid olika frekvenser, för att inte nämna bakgrundsbruset. På grund av närvaron på den mottagande enheten avstämt till bärvågsfrekvensen hos resonanskretsen, väljer mottagaren endast den korrekta frekvensen, filtrera bort alla onödiga.

Efter detektering av amplitudmodulerade (AM) radio, en dedicerad lågfrekvenssignal däri (LF) förstärks och matas till ljudalstringsanordning. Detta är den enklaste formen av radion är mycket känsliga för brus och interferens.

För att förbättra kvaliteten på den mottagna informationen utvecklas och framgångsrikt använt andra, mer avancerade sätt att radiosändning, som också bygger på användning av avstämda resonanssystem.

Frekvensmodulering och FM-radion löser många av problemen med radiosändare amplitudmodulerad signal, men till priset av betydande systemkomplexitet överföring. FM-radiosystemet Ljud elektroniskt vägarna omvandlas till små förändringar i bärfrekvensen. Utrustning som utför denna omvandling kallas en "modulator" används med sändaren.

Följaktligen, måste mottagaren sättas till en demodulator för att omvandla signalen tillbaka till en form som kan återges via högtalaren.

Andra exempel använder en spänningsresonans

Resonansspänningar som den grundläggande principen är också införlivas i kretsen i flera filter används allmänt i elektrisk ingenjörskonst för att eliminera de skadliga och oönskade signaler, och utjämning pulser alstra sinusformade signaler.