Rezonans tabiatdagi eng keng tarqalgan fizik hodisalardan biridir. Rezonans hodisasini mexanik, elektr va hatto issiqlik tizimlarida kuzatish mumkin. Rezonanssiz bizda radio, televizor, musiqa va hatto o'yin maydonchasidagi belanchaklar, zamonaviy tibbiyotda qo'llaniladigan eng samarali diagnostika tizimlari haqida gapirmasa ham bo'lar edi. Elektr zanjiridagi eng qiziqarli va foydali rezonans turlaridan biri kuchlanish rezonansidir.
Rezonans zanjirining elementlari
Rezonans hodisasi quyidagi komponentlarni o'z ichiga olgan RLC deb ataladigan sxemada paydo bo'lishi mumkin:
- R - rezistorlar. Elektr zanjirining faol elementlari deb ataladigan ushbu qurilmalar elektr energiyasini issiqlik energiyasiga aylantiradi. Boshqacha qilib aytganda, ular kontaktlarning zanglashiga olib keladigan energiyani olib tashlaydi va uni issiqlikka aylantiradi.
- L - indüktans. Induktivlik ichidaelektr davrlari - mexanik tizimlarda massa yoki inertsiya analogi. Ushbu komponent elektr pallasida siz unga ba'zi o'zgarishlar kiritishga harakat qilmaguningizcha unchalik sezilmaydi. Mexanikada, masalan, bunday o'zgarish tezlikning o'zgarishi hisoblanadi. Elektr zanjirida oqimning o'zgarishi. Agar bu biron bir sababga ko'ra sodir bo'lsa, indüktans kontaktlarning zanglashiga olib keladigan rejimidagi bu o'zgarishga qarshi turadi.
- C - kondensatorlar uchun belgi, ular elektr energiyasini xuddi prujinalar mexanik energiyani saqlaydigan tarzda saqlaydigan qurilmalar. Induktor magnit energiyani to'playdi va saqlaydi, kondansatör esa zaryadni to'playdi va shu bilan elektr energiyasini saqlaydi.
Rezonans zanjir tushunchasi
Rezonans zanjirining asosiy elementlari induktivlik (L) va sig'imdir (C). Rezistor tebranishlarni susaytirishga intiladi, shuning uchun u kontaktlarning zanglashiga olib keladigan energiyani olib tashlaydi. Tebranish zanjirida sodir bo'ladigan jarayonlarni ko'rib chiqayotganda, biz uni vaqtincha e'tibordan chetda qoldiramiz, lekin shuni esda tutish kerakki, mexanik tizimlardagi ishqalanish kuchi kabi zanjirlardagi elektr qarshiligini ham yo'q qilib bo'lmaydi.
Kuchlanish rezonansi va oqim rezonansi
Asosiy elementlar qanday ulanganligiga qarab, rezonans zanjiri ketma-ket va parallel boʻlishi mumkin. Seriyali tebranish davri tabiiy chastotaga to'g'ri keladigan signal chastotasi bilan kuchlanish manbaiga ulanganda, ma'lum sharoitlarda unda kuchlanish rezonansi paydo bo'ladi. Parallel ulangan elektr zanjiridagi rezonansreaktiv elementlar joriy rezonans deb ataladi.
Rezonans zanjirining tabiiy chastotasi
Biz tizimni tabiiy chastotasida tebranishini qilishimiz mumkin. Buni amalga oshirish uchun, chapdagi yuqori rasmda ko'rsatilgandek, birinchi navbatda, kondansatkichni zaryad qilishingiz kerak. Bu bajarilgandan so'ng, kalit o'ngdagi xuddi shu rasmda ko'rsatilgan joyga o'tkaziladi.
“0” vaqtida barcha elektr energiyasi kondansatörda saqlanadi va kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim nolga teng (quyidagi rasm). E'tibor bering, kondansatörning yuqori plitasi musbat zaryadlangan, pastki plita esa manfiy zaryadlangan. Biz zanjirdagi elektronlarning tebranishlarini ko'ra olmaymiz, lekin biz oqimni ampermetr bilan o'lchashimiz va oqimning vaqtga nisbatan tabiatini kuzatish uchun osiloskopdan foydalanishimiz mumkin. E'tibor bering, bizning grafikimizdagi T - elektrotexnikada "tebranish davri" deb ataladigan bitta tebranishni bajarish uchun zarur bo'lgan vaqt.
Oqim soat yo'nalishi bo'yicha oqadi (quyidagi rasm). Energiya kondansatördan induktorga o'tkaziladi. Bir qarashda, induktivlik energiyani o'z ichiga olishi g'alati tuyulishi mumkin, ammo bu harakatlanuvchi massa tarkibidagi kinetik energiyaga o'xshaydi.
Energiya oqimi yana kondansatkichga qaytadi, lekin shuni yodda tutingki, endi kondansatör qutblari teskari. Boshqacha qilib aytganda, endi pastki plastinka musbat zaryadga, yuqori plastinka esa manfiy zaryadga ega (rasmpastki).
Endi tizim butunlay teskari va energiya kondansatördan induktorga qayta oqa boshlaydi (quyidagi rasm). Natijada, energiya to'liq boshlang'ich nuqtasiga qaytadi va tsiklni qayta boshlashga tayyor.
Tebranish chastotasini quyidagicha taxmin qilish mumkin:
F=1/2p(LC)0, 5,
bu erda: F - chastota, L - indüktans, C - sig'im.
Ushbu misolda koʻrib chiqilgan jarayon stress rezonansining jismoniy mohiyatini aks ettiradi.
Stress-rezonans tadqiqoti
Haqiqiy LC davrlarida har doim kichik qarshilik mavjud bo'lib, bu har bir tsikl bilan oqim amplitudasining oshishini kamaytiradi. Bir necha davrdan keyin oqim nolga kamayadi. Ushbu ta'sir "sinusoidal signalni susaytirish" deb ataladi. Oqimning nolga tushish tezligi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qarshilik miqdoriga bog'liq. Shu bilan birga, qarshilik rezonans zanjirining tebranish chastotasini o'zgartirmaydi. Agar qarshilik etarlicha yuqori bo'lsa, zanjirda sinusoidal tebranish umuman bo'lmaydi.
Shubhasiz, tabiiy tebranish chastotasi bo'lgan joyda rezonans jarayonining qo'zg'alishi ehtimoli bor. Biz buni chapdagi rasmda ko'rsatilganidek, o'zgaruvchan tok (AC) quvvat manbaini ketma-ket kiritish orqali qilamiz. "O'zgaruvchan" atamasi manbaning chiqish kuchlanishining ma'lum bir darajada o'zgarishini anglatadichastota. Agar quvvat manbai chastotasi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan tabiiy chastotasiga to'g'ri kelsa, kuchlanish rezonansi paydo bo'ladi.
Voydalanish shartlari
Endi biz stress rezonansining paydo bo'lish shartlarini ko'rib chiqamiz. Oxirgi rasmda ko'rsatilganidek, biz rezistorni pastadirga qaytardik. Zanjirda qarshilik bo'lmasa, rezonans pallasida oqim elektron elementlarning parametrlari va quvvat manbai quvvati bilan belgilanadigan ma'lum bir maksimal qiymatga oshadi. Rezonans zanjiridagi rezistorning qarshiligini oshirish kontaktlarning zanglashiga olib keladigan tokning parchalanish tendentsiyasini oshiradi, lekin rezonans tebranishlarining chastotasiga ta'sir qilmaydi. Rezonans zanjirining qarshiligi R=2(L/C)0, 5.
shartni qanoatlantirsa, qoida tariqasida kuchlanish rezonans rejimi yuzaga kelmaydi.
Radio signallarni uzatish uchun kuchlanish rezonansidan foydalanish
Stress rezonansi hodisasi nafaqat qiziq jismoniy hodisa. U simsiz aloqa texnologiyasida - radio, televidenie, uyali telefoniyada alohida rol o'ynaydi. Ma'lumotni simsiz uzatish uchun ishlatiladigan transmitterlar, albatta, tashuvchi chastotasi deb ataladigan har bir qurilma uchun ma'lum bir chastotada rezonanslash uchun mo'ljallangan sxemalarni o'z ichiga oladi. Transmitterga uzatuvchi antenna ulangan bo'lsa, u tashuvchi chastotasida elektromagnit to'lqinlarni chiqaradi.
Transceiver yo'lining boshqa uchidagi antenna bu signalni oladi va uni tashuvchi chastotasida rezonanslash uchun mo'ljallangan qabul qiluvchi pallaga yuboradi. Shubhasiz, antenna turli xil signallarni qabul qiladichastotalar, fon shovqini haqida gapirmasa ham. Qabul qiluvchi qurilmaning kirish qismida rezonans zanjirining tashuvchi chastotasiga sozlangan rezonans zanjiri mavjudligi tufayli qabul qiluvchi barcha keraksizlarini yo'qotib, yagona to'g'ri chastotani tanlaydi.
Amplitudali modulyatsiyalangan (AM) radio signali aniqlangandan so'ng, undan olingan past chastotali signal (LF) kuchaytiriladi va tovushni qayta ishlab chiqaruvchi qurilmaga beriladi. Bu radio uzatishning eng oddiy shakli va shovqin va shovqinlarga juda sezgir.
Qabul qilingan ma'lumotlar sifatini yaxshilash uchun radio signallarni uzatishning boshqa ilg'or usullari ishlab chiqilgan va muvaffaqiyatli qo'llanilmoqda, ular ham sozlangan rezonansli tizimlardan foydalanishga asoslangan.
Chastotani modulyatsiya qilish yoki FM radio AM radio uzatishning koʻpgina muammolarini hal qiladi, ammo bu uzatish tizimini ancha murakkablashtiradi. FM radiosida elektron yo'ldagi tizim tovushlari tashuvchi chastotasidagi kichik o'zgarishlarga aylanadi. Ushbu konvertatsiyani amalga oshiradigan uskuna "modulyator" deb ataladi va transmitter bilan birga ishlatiladi.
Shunga koʻra, signalni karnay orqali eshitiladigan shaklga qaytarish uchun qabul qiluvchiga demodulyator qoʻshilishi kerak.
Kuchlanish rezonansidan foydalanishning boshqa misollari
Kuchlanish rezonansi asosiy printsip sifatida zararli va keraksiz signallarni yo'q qilish uchun elektrotexnikada keng qo'llaniladigan ko'plab filtrlar sxemasiga kiritilgan.to'lqinlarni tekislash va sinusoidal signallarni yaratish.
