La tensió de ressonància. El circuit de ressonància

La ressonància és una de les més comuns en la natura, els fenòmens físics. El fenomen de la ressonància es pot observar en els sistemes mecànics, elèctrics i fins i tot tèrmiques. Sense ressonància, no teníem ràdio, televisió, música i fins i tot gronxadors al pati d'esbarjo, per no parlar dels sistemes de diagnòstic efectius utilitzats en la medicina moderna. Un dels tipus més interessants i útils del circuit de ressonància és una tensió de ressonància.

Els elements del circuit ressonant

La ressonància pot ocórrer en els anomenats RLC-circuits, que comprèn els següents components:

• R - resistències. Aquests dispositius relacionats amb els anomenats elements actius del circuit elèctric, l'energia elèctrica es converteix en calor. En altres paraules, es treu el corrent del circuit i la converteixen en calor.
• L - inductància. Inductància en els circuits elèctrics - anàleg de la massa o inèrcia en els sistemes mecànics. Aquest component no és molt notable en el circuit fins que s'intenta fer-ho en qualsevol canvi. En mecànica, per exemple, un canvi d'aquest tipus és el canvi en la velocitat. El circuit elèctric - el canvi actual. Si per alguna raó es produeix, la inductància contraresta aquest canvi de règim circuit.
• C - designació per a condensadors, que són dispositius que emmagatzemen energia elèctrica, així com el moll de retenir l'energia mecànica. concentrats de inductància i les reserves d'energia magnètica, mentre que la càrrega del condensador concentrats i per tant emmagatzema l'energia elèctrica.

El concepte del circuit ressonant

Els elements clau són la inductància de ressonància del circuit (L) i la capacitància (C). La resistència té una tendència a l'amortiment d'oscil·lacions, de manera que elimina l'energia del circuit. En examinar els processos que tenen lloc en el circuit ressonant, ignorem temporalment, però no cal oblidar que, igual que la força de fricció en els sistemes mecànics, resistència elèctrica en els circuits no pot eliminar-se.

La ressonància de voltatges i corrents de ressonància

Segons el mètode de connexió dels elements clau del circuit de ressonància pot ser de sèrie i paral·lel. En connectar el circuit ressonant en sèrie a un senyal de font de tensió amb una freqüència que coincideix amb una freqüència natural, sota certes condicions, sorgeix la resposta a l'estrès. La ressonància en el circuit elèctric connectat en paral·lel amb els elements reactius anomenats corrents de ressonància.

La freqüència natural del circuit ressonant

Podem fer que el sistema oscil·li a una freqüència natural. Per a això, ha de carregar el condensador, com es mostra en el quadre superior de l'esquerra. Quan es fa això, la clau es transfereix a la posició que es mostra a la mateixa figura de la dreta.

En el temps "0", tota l'energia elèctrica emmagatzemada en el condensador, i el corrent en el circuit és igual a zero (figura següent). Recordeu que la placa superior del condensador està carregat positivament, i la part inferior - en el negatiu. No podem veure les oscil·lacions dels electrons en el circuit, però podem mesurar amperímetre actual, i amb l'oscil·loscopi per rastrejar la dependència dels temps actuals. Recordeu que T en el nostre calendari - el temps que es triga a completar una oscil·lació de suport en enginyeria elèctrica denominat "període de vacil·lació."

El corrent flueix en una direcció cap a la dreta (figura següent). L'energia es transfereix des del condensador a l' inductor. A primera vista pot semblar estrany que la inductància proporciona energia, però és similar a l'energia cinètica continguda en la massa en moviment.

El flux d'energia es torna al condensador i tingueu en compte que la polaritat del condensador ha canviat ara. En altres paraules, la placa inferior té ara una càrrega positiva i la placa superior - càrrega negativa (figura següent).

El sistema està ara dirigida totalment, i l'energia comença a fluir des del condensador de tornada a la inductància (figura següent). Com a resultat, l'energia és completament nou al seu punt de partida i està a punt per començar el cicle de nou.

La freqüència d'oscil·lació es pot aproximar com segueix:

• F = 1 / 2π (LC) ^0,5,

on: F - freqüència, L - inductància, C - capacitància.

Considerat en aquest exemple, el procés reflecteix l'essència física de ressonància de tensió.

ressonància de tensió Investigació

En circuits LC reals sempre hi ha una lleugera resistència que disminueix amb cada cicle d'augmentar l'amplitud del corrent. Després de diversos cicles, el corrent es redueix a zero. Aquest efecte s'anomena "l'amortiment del senyal sinusoïdal". La taxa de disminució del corrent a zero depèn de la resistència en el circuit. No obstant això, la resistència no canvia la freqüència de les oscil·lacions del circuit de ressonància. Si la resistència és prou gran, una oscil·lació sinusoïdal no passa en absolut en el bucle.

Òbviament, en on hi ha una freqüència natural d'oscil·lació pot ressonància procés d'excitació. Fem això mitjançant la inclusió en una font d'alimentació en cadena del corrent altern (AC), com es mostra a l'esquerra. El terme "variable" indica que la tensió de sortida de la font varia amb una freqüència determinada. Si la freqüència de la font d'alimentació coincideix amb la freqüència natural del circuit, sorgeix de ressonància de tensió.

Termes d'ocurrència

Ara tenim en compte les condicions d'aparició de ressonància de tensió. Com es mostra en l'última xifra, vam tornar a la resistència en el circuit. Amb cap resistència en el bucle de corrent en el circuit ressonant augmentarà a un valor màxim determinat pels paràmetres dels elements de circuit i la font d'alimentació. L'augment de la resistència de la resistència en el circuit de ressonància incrementa la tendència a l'atenuació del corrent en el circuit, però no afecta la freqüència de les vibracions de ressonància. Típicament, la manera de ressonància de tensió no es produeix si la impedància del circuit de ressonància satisfà R = 2 (L / C) ^0,5.

L'ús de voltatges de ressonància per a la transmissió de ràdio

fenomen de ressonància de tensió no només és un curiós fenomen físic. Exerceix un paper crucial en la tecnologia sense fils de comunicació - ràdio, televisió, telefonia cel·lular. Els transmissors utilitzats per a la transmissió sense fils d'informació contenir necessàriament circuits per ressonar a una freqüència específica per a cada dispositiu es diu freqüència portadora. Per mitjà de l'antena de transmissió connectat al transmissor, emet ones electromagnètiques en la freqüència portadora.

L'antena en l'altre camí transceptor final rep el senyal i el lliura al circuit de recepció dissenyat per ressonar a la freqüència portadora. És obvi que l'antena rep una pluralitat de senyals a diferents freqüències, per no esmentar el soroll de fons. A causa de la presència en el dispositiu receptor sintonitzat a la freqüència portadora del circuit ressonant, el receptor només selecciona la freqüència correcta, filtrant tot innecessària.

Després de la detecció de l'amplitud (AM) de ràdio, modulada un senyal de baixa freqüència dedicada del mateix (LF) s'amplifica i s'alimenta al dispositiu de producció de so. Aquesta és la forma més simple de ràdio és molt sensible al soroll i les interferències.

Per millorar la qualitat de la informació rebuda desenvolupat i utilitzat amb èxit altres formes més avançades de transmissió de ràdio, que també es basa en l'ús de sistemes ressonants sintonitzades.

La modulació de freqüència i de la ràdio FM resol molts dels problemes amb el senyal d'amplitud modulada de transmissió per ràdio, però a costa d'una complexitat significativa del sistema de transmissió. El sistema FM-ràdio emet tracte electrònicament es converteixen en petits canvis en la freqüència portadora. Peça d'equip que realitza aquesta conversió es diu un "modulador" s'utilitza amb el transmissor.

En conseqüència, el receptor ha de ser afegit a un demodulador per convertir el senyal de nou en una forma que pugui ser reproduïda per l'altaveu.

Altres exemples usen una ressonància de tensió

voltatges de ressonància com el principi fonamental també s'incorpora a la circuiteria de diversos filtres, són àmpliament utilitzats en l'enginyeria elèctrica per eliminar els senyals nocius i no desitjats, i suavitzar la pulsació generar senyals sinusoïdals.