Resonansi stres. Apa sirkuit resonansi

Resonansi adalah salah satu yang paling umum di alam, fenomena fisik. Fenomena resonansi dapat diamati dalam sistem mekanik, listrik dan bahkan termal. Tanpa resonansi, kami tidak memiliki radio, televisi, musik dan bahkan ayunan di taman bermain, belum lagi sistem diagnostik yang efektif digunakan dalam pengobatan modern. Salah satu jenis yang paling menarik dan berguna dari sirkuit resonansi adalah tegangan resonansi.

Unsur-unsur dari rangkaian resonan

Resonansi dapat terjadi pada yang disebut RLC-sirkuit, yang terdiri dari komponen-komponen berikut:

• R - resistor. Perangkat ini terkait dengan apa yang disebut unsur-unsur aktif dari rangkaian listrik, energi listrik diubah menjadi panas. Dengan kata lain, mereka menghapus listrik dari sirkuit dan mengubahnya menjadi panas.
• L - induktansi. Induktansi dalam rangkaian listrik - analog massa atau inersia dalam sistem mekanis. Komponen ini sangat tidak terlihat di sirkuit sampai Anda mencoba untuk melakukannya dalam perubahan apapun. Dalam mekanika, misalnya, perubahan tersebut adalah perubahan kecepatan. Rangkaian listrik - perubahan saat ini. Jika karena alasan tertentu terjadi, induktansi melawan perubahan rezim sirkuit tersebut.
• C - sebutan untuk kapasitor, yang merupakan perangkat yang menyimpan energi listrik, seperti musim semi mempertahankan energi mekanik. konsentrat induktansi dan menyimpan energi magnetik, sedangkan biaya kapasitor berkonsentrasi dan dengan demikian menyimpan energi listrik.

Konsep sirkuit resonan

Elemen-elemen kunci yang resonan sirkuit induktansi (L) dan kapasitansi (C). resistor memiliki kecenderungan untuk redaman osilasi, sehingga menghilangkan listrik dari sirkuit. Dalam memeriksa proses yang terjadi di sirkuit resonan, kami sementara mengabaikan, tapi harus diingat bahwa, seperti gaya gesekan dalam sistem mekanik, hambatan listrik di sirkuit tidak dapat dihilangkan.

Resonansi tegangan resonansi dan arus

Tergantung pada metode yang menghubungkan elemen kunci dari sirkuit resonansi dapat serial dan paralel. Ketika menghubungkan seri rangkaian resonan untuk sinyal sumber tegangan dengan frekuensi bertepatan dengan frekuensi alami, dalam kondisi tertentu, ada timbul respon stres. Resonansi pada sirkuit listrik terhubung secara paralel dengan unsur reaktif yang disebut arus resonansi.

Frekuensi alami dari rangkaian resonan

Kami dapat menyebabkan sistem untuk berosilasi pada frekuensi alami. Untuk melakukan ini, Anda harus terlebih dahulu mengisi kapasitor, seperti yang ditunjukkan pada gambar atas di sebelah kiri. Bila ini dilakukan, kuncinya ditransfer ke posisi yang ditunjukkan pada gambar yang sama di sebelah kanan.

Pada saat "0", semua energi listrik yang tersimpan dalam kapasitor, dan arus dalam rangkaian tersebut adalah sama dengan nol (gambar di bawah). Perhatikan bahwa pelat atas kapasitor bermuatan positif, dan bagian bawah - di negatif. Kita tidak bisa melihat osilasi elektron dalam sirkuit, tapi kita bisa mengukur ammeter saat ini, dan dengan osiloskop untuk melacak ketergantungan dari kali saat. Perhatikan bahwa T jadwal kami - waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan satu bantalan osilasi di bidang teknik listrik disebut "periode ragu-ragu."

Arus mengalir searah jarum jam (lihat Gambar di bawah). Energi ditransfer dari kondensor ke induktor. Sepintas mungkin tampak aneh bahwa induktansi menyediakan energi, tetapi mirip dengan energi kinetik yang terkandung dalam massa bergerak.

Aliran energi dikembalikan ke kondensor, tetapi perhatikan bahwa polaritas kapasitor sekarang telah berubah. Dengan kata lain, pelat bawah sekarang memiliki muatan positif dan pelat atas - muatan negatif (gambar di bawah).

Sistem ini sekarang sepenuhnya ditangani, dan energi mulai mengalir dari kondensor kembali ke induktansi (lihat Gambar di bawah). Akibatnya, energi benar-benar kembali ke titik awal dan siap untuk memulai siklus baru.

Frekuensi osilasi dapat diperkirakan sebagai berikut:

• F = 1 / 2π (LC) ^0,5,

di mana: F - frekuensi, L - induktansi, C - kapasitansi.

Dipertimbangkan dalam contoh ini, proses mencerminkan esensi fisik tegangan resonansi.

Investigasi tegangan resonansi

Dalam sirkuit LC nyata selalu ada resistensi sedikit yang menurun dengan setiap siklus meningkatkan amplitudo saat ini. Setelah beberapa siklus, saat ini dikurangi menjadi nol. Efek ini disebut "redaman sinyal sinusoidal". Tingkat pembusukan saat ini ke nol tergantung pada resistensi di sirkuit. Namun, perlawanan tidak mengubah frekuensi osilasi sirkuit resonansi. Jika resistansi cukup besar, osilasi sinusoidal tidak akan terjadi sama sekali dalam lingkaran.

Jelas, di mana ada frekuensi alami osilasi dapat resonansi proses eksitasi. Kami melakukan ini dengan termasuk dalam power supply chain daisy dari arus bolak-balik (AC), seperti yang ditunjukkan di sebelah kiri. Istilah "variabel" menunjukkan bahwa sumber tegangan keluaran bervariasi dengan frekuensi tertentu. Jika frekuensi sumber listrik bertepatan dengan frekuensi alami dari sirkuit, tegangan resonansi muncul.

Hal terjadinya

Sekarang kita mempertimbangkan kondisi terjadinya tegangan resonansi. Seperti yang ditunjukkan pada gambar terakhir, kami kembali ke resistor dalam rangkaian. Dengan tidak resistor di loop arus dalam rangkaian resonan akan meningkat ke nilai maksimum yang ditentukan oleh parameter elemen rangkaian dan catu daya. Meningkatkan resistansi resistor di sirkuit resonansi meningkatkan kecenderungan untuk redaman arus dalam rangkaian, tetapi tidak mempengaruhi frekuensi getaran resonansi. Biasanya, modus tegangan resonansi tidak terjadi jika impedansi dari rangkaian resonansi memenuhi R = 2 (L / C) ^0,5.

Menggunakan tegangan resonansi untuk transmisi radio

Fenomena tegangan resonansi tidak hanya fenomena penasaran fisik. Hal ini memainkan peran penting dalam teknologi nirkabel komunikasi - radio, televisi, telepon selular. Pemancar yang digunakan untuk transmisi nirkabel informasi tentu mengandung sirkuit untuk beresonansi pada frekuensi tertentu untuk setiap perangkat yang disebut frekuensi pembawa. Dengan cara antena pemancar terhubung ke pemancar, memancarkan gelombang elektromagnetik pada frekuensi pembawa.

Antena di jalur ujung transceiver lain menerima sinyal dan mengirimkannya ke sirkuit penerima dirancang untuk beresonansi pada frekuensi pembawa. Hal ini jelas bahwa antena menerima sejumlah sinyal pada frekuensi yang berbeda, belum lagi kebisingan latar belakang. Karena kehadiran pada perangkat penerima disetel ke frekuensi pembawa sirkuit resonan, penerima hanya memilih frekuensi yang benar, menyaring semua yang tidak perlu.

Setelah mendeteksi amplitudo termodulasi (AM) radio, sinyal frekuensi rendah dedicated darinya (LF) diperkuat dan diumpankan ke suara memproduksi perangkat. Ini adalah bentuk paling sederhana dari radio sangat sensitif terhadap suara dan interferensi.

Untuk meningkatkan kualitas informasi yang diterima dikembangkan dan berhasil digunakan, cara yang lebih canggih lainnya transmisi radio, yang juga didasarkan pada penggunaan sistem resonan disetel.

Modulasi frekuensi dan FM-radio memecahkan banyak masalah dengan transmisi radio termodulasi amplitudo sinyal, tetapi pada biaya sistem transmisi kompleksitas signifikan. Sistem FM-radio suara elektronik saluran diubah menjadi perubahan kecil dalam frekuensi pembawa. Peralatan yang melakukan konversi ini disebut "modulator" digunakan dengan pemancar.

Dengan demikian, penerima harus ditambahkan ke demodulator untuk mengkonversi sinyal kembali menjadi bentuk yang dapat direproduksi melalui loudspeaker.

Contoh lain menggunakan resonansi tegangan

Resonansi tegangan sebagai prinsip dasar juga dimasukkan dalam sirkuit beberapa filter, yang banyak digunakan dalam teknik listrik untuk menghilangkan sinyal berbahaya dan tidak diinginkan, dan merapikan denyut menghasilkan sinyal sinusoidal.