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lo stress di risonanza. Che circuito di risonanza

Risonanza è uno dei più comuni in natura, fenomeni fisici. Il fenomeno di risonanza può essere osservato nei sistemi meccanici, elettrici e anche termici. Senza risonanza, non abbiamo avuto una radio, la televisione, la musica e persino altalene al parco giochi, per non parlare di sistemi diagnostici efficaci utilizzati nella medicina moderna. Uno dei tipi più interessanti e utili del circuito di risonanza è una tensione di risonanza.

Gli elementi del circuito risonante

Risonanza può verificarsi nei cosiddetti RLC-circuiti, comprendente i seguenti componenti:

  • R – resistenze. Questi dispositivi sono collegati gli elementi attivi cosiddetti del circuito elettrico, energia elettrica viene convertita in calore. In altre parole, essi rimuovere l'alimentazione dal circuito e la convertono in calore.
  • L – induttanza. Induttanza in circuiti elettrici – analogici di massa o inerzia nei sistemi meccanici. Questo componente non è molto evidente nel circuito fino a quando si tenta di farlo in ogni cambiamento. Nella meccanica, per esempio, un tale cambiamento è la variazione di velocità. Il circuito elettrico – la variazione corrente. Se per qualche motivo si verifica, l'induttanza contrasta tale cambiamento di regime del circuito.
  • C – designazione per condensatori, che sono dispositivi che accumulano energia elettrica, come la molla conservare energia meccanica. concentrati induttanza e riserve di energia magnetica, mentre la carica del condensatore concentrati e memorizza così l'energia elettrica.

Il concetto del circuito risonante

Gli elementi chiave sono induttanza circuito risonante (L) e capacità (C). Il resistore ha la tendenza a smorzamento delle oscillazioni, quindi rimuove l'alimentazione dal circuito. Nell'esaminare processi che si verificano nel circuito risonante, temporaneamente ignorare, ma va ricordato che, come la forza di attrito nei sistemi meccanici, resistenza elettrica nei circuiti non può essere eliminato.

La risonanza di risonanza tensioni e correnti

A seconda del metodo di collegamento degli elementi principali del circuito risonante può essere seriale e parallela. Quando si collega il circuito risonante serie ad un generatore di tensione di segnale con una frequenza coincidente con una frequenza naturale, sotto certe condizioni, ci si pone la risposta allo stress. La risonanza del circuito elettrico collegato in parallelo con gli elementi reattivi cosiddette correnti di risonanza.

La frequenza naturale del circuito risonante

Siamo in grado di causare il sistema di oscillare ad una frequenza naturale. Per fare questo, è necessario innanzitutto caricare il condensatore, come mostrato nella figura in alto a sinistra. Quando questo è fatto, la chiave viene trasferito alla posizione illustrata nella stessa figura a destra.

Al tempo "0", tutta l'energia elettrica immagazzinata nel condensatore, e la corrente nel circuito è uguale a zero (figura sotto). Notare che la piastra superiore del condensatore è caricato positivamente, e la parte inferiore – in senso negativo. Non possiamo vedere le oscillazioni degli elettroni nel circuito, ma possiamo misurare amperometro corrente e con oscilloscopio per tracciare la dipendenza dei tempi attuali. Si noti che T sul nostro calendario – il tempo necessario per completare un cuscinetto di oscillazione in ingegneria elettrica chiamato "periodo di esitazione".

La corrente fluisce in senso orario (vedi figura sotto). Energia viene trasferita dal condensatore all'induttore. A prima vista può sembrare strano che l'induttanza fornisce energia, ma è simile a l'energia cinetica contenuta nella massa in movimento.

Il flusso di energia viene restituita al condensatore, ma si noti che la polarità del condensatore è cambiata. In altre parole, la piastra di fondo ha ora una carica positiva e la piastra superiore – carica negativa (figura sotto).

Il sistema è ora completamente indirizzato, e l'energia comincia a fluire dal condensatore posteriore all'induttanza (vedi figura sotto). Come risultato, l'energia è completamente al suo punto di partenza ed è pronto per iniziare il ciclo di nuovo.

La frequenza di oscillazione può essere approssimato come segue:

  • F = 1 / 2π (LC) 0,5,

dove: F – frequenza, L – induttanza, C – capacità.

Considerato in questo esempio, il processo riflette l'essenza fisica della risonanza tensione.

tensione risonanza indagine

Nei circuiti LC reali c'è sempre una leggera resistenza che diminuisce con ogni ciclo di aumentare l'ampiezza della corrente. Dopo diversi cicli, la corrente è ridotta a zero. Questo effetto è chiamato "smorzamento del segnale sinusoidale". Il tasso di decadimento corrente a zero dipende dalla resistenza del circuito. Tuttavia, la resistenza non cambia la frequenza delle oscillazioni del circuito di risonanza. Se la resistenza è abbastanza grande, un'oscillazione sinusoidale non si verifica affatto nel ciclo.

Ovviamente, dove v'è una frequenza naturale di oscillazione può risonanza processo di eccitazione. Facciamo questo anche in un alimentatore daisy chain di corrente alternata (AC), come mostrato a sinistra. Il termine "variabile" indica che la tensione di uscita della sorgente varia con una certa frequenza. Se la frequenza della sorgente di alimentazione coincide con la frequenza naturale del circuito, si pone tensione risonanza.

Condizioni di occorrenza

Ora consideriamo le condizioni di insorgenza di risonanze tensione. Come mostrato nella figura ultimo, siamo tornati alla resistenza nel circuito. Con nessuna resistenza nel loop di corrente nel circuito risonante aumenta ad un valore massimo determinato dai parametri dell'elemento circuito e di alimentazione. Aumentando la resistenza del resistore nel circuito di risonanza aumenta la tendenza all'attenuazione della corrente nel circuito, ma non influenza la frequenza delle vibrazioni di risonanza. Tipicamente, la modalità di tensione di risonanza non si verifica, un circuito di risonanza soddisfa impedenza R = 2 (L / C) 0,5.

A tensioni di risonanza per la trasmissione radio

fenomeno tensione di risonanza non è solo un fenomeno fisico curioso. Esso svolge un ruolo cruciale nella tecnologia di comunicazione wireless – radio, televisione, telefonia cellulare. Trasmettitori utilizzati per la trasmissione wireless dei dati necessariamente contenere circuiteria per risuonare ad una frequenza specifica per ciascun dispositivo viene chiamato frequenza portante. Tramite l'antenna di trasmissione collegato al trasmettitore, emette onde elettromagnetiche alla frequenza portante.

L'antenna all'altra estremità percorso ricetrasmettitore riceve il segnale e lo invia al circuito di ricezione progettato per risuonare alla frequenza portante. È ovvio che l'antenna riceve una pluralità di segnali a frequenze diverse, per non parlare del rumore di fondo. A causa della presenza del dispositivo ricevente sintonizzato alla frequenza portante del circuito risonante, il ricevitore seleziona solo la frequenza corretta, filtrando tutto superflua.

Dopo aver rilevato la modulazione di ampiezza (AM) radio, un segnale a bassa frequenza dedicata da esso (LF) viene amplificato e alimentato al dispositivo generatore di suoni. Questa è la forma più semplice di radio è molto sensibile al rumore e le interferenze.

Per migliorare la qualità delle informazioni ricevute sviluppato e utilizzato con successo altri modi più avanzati di trasmissione radio, che si basa anche sull'utilizzo di sistemi risonanti sintonizzati.

modulazione di frequenza e la radio FM risolve molti dei problemi con il segnale modulato in ampiezza ricetrasmittente, ma a costo di sistema di trasmissione notevole complessità. Il sistema FM-radio emette tratto elettronicamente vengono convertiti in piccoli cambiamenti nella frequenza portante. Parte di apparecchiatura che esegue questa conversione è chiamato un "modulatore" è usato con il trasmettitore.

Di conseguenza, il ricevitore deve essere aggiunto ad un demodulatore per convertire il segnale di nuovo in una forma che può essere riprodotto attraverso l'altoparlante.

Altri esempi utilizzano una risonanza tensione

tensioni di risonanza come principio fondamentale è anche incorporato nella circuiteria di più filtri, sono ampiamente usati in ingegneria elettrica per eliminare i segnali nocivi e indesiderati, e levigando la pulsazione generare segnali sinusoidali.