Ang
Resonance ay isa sa mga pinakakaraniwang pisikal na phenomena sa kalikasan. Ang kababalaghan ng resonance ay maaaring maobserbahan sa mekanikal, elektrikal at kahit na mga thermal system. Kung walang resonance, hindi tayo magkakaroon ng radyo, telebisyon, musika, at kahit playground swings, hindi pa banggitin ang pinaka-epektibong diagnostic system na ginagamit sa modernong medisina. Ang isa sa mga pinakakawili-wili at kapaki-pakinabang na uri ng resonance sa isang electrical circuit ay ang voltage resonance.
Mga elemento ng resonant circuit
Ang phenomenon ng resonance ay maaaring mangyari sa tinatawag na RLC circuit na naglalaman ng mga sumusunod na bahagi:
- R - mga resistor. Ang mga device na ito, na nauugnay sa tinatawag na mga aktibong elemento ng electrical circuit, ay nagko-convert ng elektrikal na enerhiya sa thermal energy. Sa madaling salita, inaalis nila ang enerhiya mula sa circuit at ginagawa itong init.
- L - inductance. Inductance samga de-koryenteng circuit - analogue ng mass o inertia sa mga mekanikal na sistema. Ang bahaging ito ay hindi masyadong kapansin-pansin sa electrical circuit hanggang sa subukan mong gumawa ng ilang pagbabago dito. Sa mechanics, halimbawa, ang ganitong pagbabago ay isang pagbabago sa bilis. Sa isang de-koryenteng circuit, isang pagbabago sa kasalukuyang. Kung mangyari ito sa anumang kadahilanan, sinasalungat ng inductance ang pagbabagong ito sa circuit mode.
- C ay isang pagtatalaga para sa mga capacitor, na mga device na nag-iimbak ng elektrikal na enerhiya sa parehong paraan na nag-iimbak ng mekanikal na enerhiya sa mga bukal. Ang isang inductor ay nagko-concentrate at nag-iimbak ng magnetic energy, habang ang isang capacitor ay nag-concentrate ng singil at sa gayon ay nag-iimbak ng elektrikal na enerhiya.
Ang
Ang konsepto ng resonant circuit
Ang mga pangunahing elemento ng isang resonant circuit ay inductance (L) at capacitance (C). Ang risistor ay may posibilidad na basagin ang mga oscillations, kaya inaalis nito ang enerhiya mula sa circuit. Kapag isinasaalang-alang ang mga prosesong nagaganap sa isang oscillatory circuit, pansamantala naming binabalewala ito, ngunit dapat tandaan na, tulad ng friction force sa mga mechanical system, ang electrical resistance sa mga circuit ay hindi maaaring alisin.
Voltage resonance at kasalukuyang resonance
Depende sa kung paano konektado ang mga pangunahing elemento, ang resonant circuit ay maaaring serye at parallel. Kapag ang isang serye ng oscillatory circuit ay konektado sa isang mapagkukunan ng boltahe na may dalas ng signal na tumutugma sa natural na dalas, sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang boltahe resonance ay nangyayari sa loob nito. Resonance sa isang de-koryenteng circuit na may parallel na konektadoAng mga reaktibong elemento ay tinatawag na kasalukuyang resonance.
Natural na dalas ng resonant circuit
Maaari nating gawing oscillate ang system sa natural nitong frequency. Upang gawin ito, kailangan mo munang singilin ang kapasitor, tulad ng ipinapakita sa itaas na pigura sa kaliwa. Kapag tapos na ito, ililipat ang susi sa posisyong ipinapakita sa parehong figure sa kanan.
Sa oras na "0", lahat ng elektrikal na enerhiya ay nakaimbak sa capacitor, at ang kasalukuyang nasa circuit ay zero (figure sa ibaba). Tandaan na ang tuktok na plato ng kapasitor ay positibong sisingilin habang ang ilalim na plato ay negatibong sisingilin. Hindi natin makita ang mga oscillations ng mga electron sa circuit, ngunit masusukat natin ang kasalukuyang gamit ang ammeter, at gumamit ng oscilloscope upang subaybayan ang kalikasan ng kasalukuyang laban sa oras. Tandaan na ang T sa aming graph ay ang oras na kinakailangan upang makumpleto ang isang oscillation, na sa electrical engineering ay tinatawag na "oscillation period".
Ang kasalukuyang daloy ay pakanan (larawan sa ibaba). Ang enerhiya ay inililipat mula sa kapasitor patungo sa inductor. Sa unang tingin, maaaring mukhang kakaiba na ang isang inductance ay naglalaman ng enerhiya, ngunit ito ay katulad ng kinetic energy na nasa isang gumagalaw na masa.
Bumalik ang daloy ng enerhiya sa capacitor, ngunit tandaan na ang polarity ng capacitor ay nabaligtad na ngayon. Sa madaling salita, ang ilalim na plato ngayon ay may positibong singil at ang tuktok na plato ay negatibong singil (Figureibaba).
Ngayon ang system ay ganap na nabaligtad at ang enerhiya ay nagsisimulang dumaloy mula sa kapasitor pabalik sa inductor (larawan sa ibaba). Bilang resulta, ganap na bumabalik ang enerhiya sa panimulang punto nito at handang simulan muli ang cycle.
Ang dalas ng oscillation ay maaaring tantiyahin tulad ng sumusunod:
F=1/2π(LC)0, 5,
kung saan: F - frequency, L - inductance, C - capacitance.
Ang prosesong isinasaalang-alang sa halimbawang ito ay sumasalamin sa pisikal na esensya ng stress resonance.
Stress Resonance Study
Sa mga totoong LC circuit, palaging may maliit na resistensya, na nagpapababa sa pagtaas ng kasalukuyang amplitude sa bawat cycle. Pagkatapos ng ilang mga cycle, ang kasalukuyang bumababa sa zero. Ang epektong ito ay tinatawag na "sinusoidal signal damping". Ang rate kung saan ang kasalukuyang nabubulok sa zero ay depende sa dami ng paglaban sa circuit. Gayunpaman, hindi binabago ng paglaban ang dalas ng oscillation ng resonant circuit. Kung ang resistensya ay sapat na mataas, hindi magkakaroon ng sinusoidal oscillation sa circuit.
Malinaw, kung saan mayroong natural na dalas ng oscillation, mayroong posibilidad ng paggulo ng resonant na proseso. Ginagawa namin ito sa pamamagitan ng pagsasama ng alternating current (AC) power supply sa serye, tulad ng ipinapakita sa figure sa kaliwa. Ang terminong "variable" ay nangangahulugan na ang output boltahe ng pinagmulan ay nagbabago sa isang tiyakdalas. Kung ang dalas ng power supply ay tumutugma sa natural na frequency ng circuit, nangyayari ang boltahe resonance.
Mga kondisyon ng pangyayari
Ngayon ay isasaalang-alang natin ang mga kondisyon para sa paglitaw ng stress resonance. Tulad ng ipinakita sa huling larawan, ibinalik namin ang risistor sa loop. Sa kawalan ng isang risistor sa circuit, ang kasalukuyang sa resonant circuit ay tataas sa isang tiyak na pinakamataas na halaga na tinutukoy ng mga parameter ng mga elemento ng circuit at ang kapangyarihan ng pinagmumulan ng kapangyarihan. Ang pagtaas ng paglaban ng risistor sa resonant circuit ay nagpapataas ng tendensya para sa kasalukuyang nasa circuit na mabulok, ngunit hindi nakakaapekto sa dalas ng mga resonant oscillations. Bilang isang tuntunin, ang boltahe resonance mode ay hindi mangyayari kung ang paglaban ng resonance circuit ay nakakatugon sa kondisyon R=2(L/C)0, 5.
Paggamit ng boltahe na resonance upang magpadala ng mga signal ng radyo
Ang phenomenon ng stress resonance ay hindi lamang isang kakaibang pisikal na phenomenon. Ito ay gumaganap ng isang pambihirang papel sa teknolohiya ng mga wireless na komunikasyon - radyo, telebisyon, cellular telephony. Ang mga transmiter na ginagamit upang magpadala ng impormasyon nang wireless ay kinakailangang naglalaman ng mga circuit na idinisenyo upang tumunog sa isang partikular na frequency para sa bawat device, na tinatawag na carrier frequency. Sa pamamagitan ng transmitting antenna na konektado sa transmitter, naglalabas ito ng mga electromagnetic wave sa dalas ng carrier.
Ang antenna sa kabilang dulo ng transceiver path ay tumatanggap ng signal na ito at ipinapadala ito sa receiving circuit, na idinisenyo upang tumunog sa dalas ng carrier. Malinaw, ang antenna ay tumatanggap ng maraming signal sa iba't ibang paraanmga frequency, hindi banggitin ang ingay sa background. Dahil sa pagkakaroon ng resonant circuit sa input ng receiving device, na nakatutok sa carrier frequency ng resonant circuit, pinipili ng receiver ang tanging tamang frequency, na inaalis ang lahat ng hindi kailangan.
Pagkatapos maka-detect ng amplitude modulated (AM) radio signal, ang low frequency signal (LF) na kinukuha mula rito ay pinalakas at ipinapadala sa isang sound reproducing device. Ito ang pinakasimpleng paraan ng pagpapadala ng radyo at napakasensitibo sa ingay at interference.
Upang mapabuti ang kalidad ng natanggap na impormasyon, ang iba, mas advanced na paraan ng radio signal transmission ay binuo at matagumpay na ginagamit, na nakabatay din sa paggamit ng tuned resonant system.
Frequency modulation o FM radio ay malulutas ang marami sa mga problema ng AM radio transmission, ngunit ito ay dumating sa halaga ng lubos na pagpapakumplikado sa transmission system. Sa FM radio, ang mga tunog ng system sa elektronikong landas ay na-convert sa maliliit na pagbabago sa dalas ng carrier. Ang kagamitan na gumagawa ng conversion na ito ay tinatawag na "modulator" at ginagamit kasama ng transmitter.
Alinsunod dito, kailangang magdagdag ng demodulator sa receiver upang maibalik ang signal sa isang form na maaaring i-play sa loudspeaker.
Higit pang mga halimbawa ng paggamit ng voltage resonance
Ang boltahe resonance bilang isang pangunahing prinsipyo ay naka-embed din sa circuitry ng maraming mga filter na malawakang ginagamit sa electrical engineering upang alisin ang mga nakakapinsala at hindi kinakailangang signal,pagpapakinis ng mga ripple at pagbuo ng mga sinusoidal na signal.
