Njohja e fizikës dhe teorisë së kësaj shkence lidhet drejtpërdrejt me mirëmbajtjen e shtëpisë, rinovimin, ndërtimin dhe inxhinierinë mekanike. Ne propozojmë të shqyrtojmë se cila është rezonanca e rrymave dhe tensioneve në qark serik RLC, cili është kushti kryesor për formimin e tij, si dhe llogaritjen.

Çfarë është rezonanca?

Përcaktimi i fenomenit nga TOE: rezonanca elektrike ndodh në një qark elektrik në një frekuencë të caktuar rezonante, kur disa pjesë të rezistencës ose përçueshmërisë së elementeve të qarkut kompensojnë njëra-tjetrën. Në disa qarqe, kjo ndodh kur rezistenca e plotë midis hyrjes dhe daljes së qarkut është pothuajse zero dhe funksioni i transferimit të sinjalit është afër unitetit. Në këtë rast, faktori i cilësisë së këtij qarku është shumë i rëndësishëm.

Shenjat e rezonancës:

1. Komponentët e degëve të rrymës reaktive janë të barabartë me njëri-tjetrin IPC \u003d IPL, antifaza formohet vetëm kur energjia aktive neto në hyrje është e barabartë;
2. Rryma në degë individuale tejkalon tërë rrymën e një qarku të veçantë, ndërsa degët janë në fazë.

Me fjalë të tjera, rezonanca në një qark AC nënkupton një frekuencë të veçantë dhe përcaktohet nga vlerat e rezistencës, kapacitetit dhe induktivitetit. Ekzistojnë dy lloje të rrymave të rezonancës:

1. Në përputhje;
2. Paralele.

Për rezonancën seri, gjendja është e thjeshtë dhe karakterizohet nga rezistenca minimale dhe faza zero, përdoret në qarqet reaktive dhe përdoret gjithashtu nga një qark i degëzuar. Rezonanca paralele, ose koncepti i RLC, ndodh kur të dhënat induktive dhe kapacitive janë të barabarta në madhësi, por anulojnë njëra-tjetrën pasi ato janë 180 gradë larg. Kjo lidhje duhet të jetë gjithmonë e barabartë me vlerën e specifikuar. Ka marrë një zbatim më të gjerë praktik. Pengesa minimale e mprehtë që ajo shfaq është e dobishme për shumë pajisje shtëpiake elektrike. Mprehtësia e minimumit varet nga sasia e rezistencës.

Një qark RLC (ose qark) është një qark elektrik që përbëhet nga një rezistencë, një induktor dhe një kondensator i lidhur në seri ose paralelisht. Qarku oshilator paralel i RLC mori emrin nga shkurtesa për madhësitë fizike, të cilat janë, përkatësisht, rezistenca, induktiviteti dhe kapaciteti. Qarku formon një oshilator harmonik për rrymën. Çdo lëkundje e rrymës së induktuar në qark zbutet me kalimin e kohës, nëse lëvizja e grimcave të drejtuara ndalet nga burimi. Ky efekt rezistor quhet amortizim. Prania e rezistencës gjithashtu zvogëlon frekuencën rezonante të pikut. Disa rezistencë janë të pashmangshme në qarqet reale, edhe nëse nuk është përfshirë asnjë rezistencë në qark.

Aplikacion

Pothuajse të gjithë inxhinieria elektrike e energjisë përdor pikërisht një qark të tillë lëkundës, të themi, një transformator të energjisë. Gjithashtu, qarku është i nevojshëm për vendosjen e funksionimit të një TV, një gjeneratori kapacitiv, një makine saldimi, një marrës radioje, përdoret nga teknologjia e "përputhjes" së antenave të transmetimit televiziv, ku duhet të zgjidhni një diapazon të ngushtë frekuence të disa prej valëve të përdorura. Qarku RLC mund të përdoret si një filtër notch-pass, për sensorët për të shpërndarë frekuenca të ulëta ose të larta.

Rezonanca madje përdoret nga mjekësia estetike (terapia me mikrokrymën) dhe diagnostikimi i bioresonancës.

Parimi i rrymave të rezonancës

Mund të bëjmë një qark rezonant ose oscilues në një frekuencë natyrore, të themi, për të furnizuar një kondensator, siç tregon diagrami i mëposhtëm:

Çelësi do të jetë përgjegjës për drejtimin e dridhjeve.

Kondensatori ruan të gjithë rrymën në momentin kur koha \u003d 0. Luhatjet në qark maten me ampermetra.

Grimcat drejtuese lëvizin djathtas. Induktori merr rrymën nga kondensatori.

Kur polarizimi i qarkut kthehet në formën e tij origjinale, rryma kthehet përsëri në shkëmbyesin e nxehtësisë.

Tani energjia e drejtuar kthehet përsëri në kondensator, dhe rrethi përsëritet përsëri.

Në qarqet reale të qarkut të përzier, ekziston gjithmonë një rezistencë që bën që amplituda e grimcave drejtuese të rritet më pak me secilin rreth. Pas disa ndryshimeve në polaritetin e pllakave, rryma bie në 0. Ky proces quhet formë e valës së kalbjes sinusoidale. Sa shpejt zhvillohet ky proces varet nga rezistenca në qark. Sidoqoftë, rezistenca nuk e ndryshon frekuencën e valës sinusit. Nëse rezistenca është mjaft e lartë, rryma nuk do të luhatet aspak.

Përcaktimi i rrymës do të thotë që kur largohet nga furnizimi me energji, energjia luhatet në një frekuencë specifike. Një rritje e rezistencës tenton të zvogëlojë madhësinë maksimale të amplitudës aktuale, por kjo nuk çon në një ndryshim në frekuencën e rezonancës (rezonancë). Por një proces i vrullshëm mund të formohet. Pas ndodhjes së tij, ndërprerjet janë të mundshme në rrjete.

Llogaritja e qarkut rezonant

Duhet të theksohet se ky fenomen kërkon një llogaritje shumë të kujdesshme, veçanërisht nëse përdoret një lidhje paralele. Për të shmangur ndërhyrjet në teknologji, duhet të përdorni formula të ndryshme. Ata gjithashtu do t'ju vijnë në ndihmë për zgjidhjen e ndonjë problemi të fizikës nga seksioni përkatës.

Veryshtë shumë e rëndësishme të dimë vlerën e energjisë në qark. Fuqia mesatare e shpërndarë në qarkun rezonant mund të shprehet në terma të tensionit dhe rrymës si më poshtë:

R cf \u003d I 2 pin * R \u003d (V 2 pin / Z 2) * R.

Sidoqoftë, mos harroni se faktori i fuqisë në rezonancë është cos φ \u003d 1

Vetë formula e rezonancës ka formën e mëposhtme:

ω 0 \u003d 1 / √L * C

Niveli i rezistencës në rezonancë përcaktohet duke përdorur këtë formulë:

F res \u003d 1 / 2π √L * C

Frekuenca e dridhjeve rezonante mund të përafrohet si më poshtë:

F \u003d 1/2 p (LC) 0,5

Ku: F \u003d frekuenca

L \u003d induktancë

C \u003d kapaciteti

Në mënyrë tipike, qarku nuk do të lëkundet nëse rezistenca (R) nuk është aq e ulët sa të plotësojë kërkesat e mëposhtme:

R \u003d 2 (L / C) 0.5

Për të marrë të dhëna të sakta, duhet të përpiqeni të mos rrumbullakosni vlerat e marra si rezultat i llogaritjeve. Shumë fizikantë rekomandojnë përdorimin e një metode të quajtur diagram vektori aktual aktiv. Me llogaritjen dhe vendosjen e saktë të pajisjeve, do të merrni kursime të mira AC.

Në një qark lëkundës me induktancë L, kapacitet C dhe rezistencë R, lëkundjet elektrike të lira priren të lagen. Për të parandaluar lëkundjet nga amortizimi, është e nevojshme që periodikisht të rimbushni qarkun me energji, atëherë do të lindin lëkundje të detyruara që nuk do të zbuten, sepse ndryshorja e jashtme EMF tani do të mbështesë lëkundjet në qark.

Nëse lëkundjet mbështeten nga një burim i EMF i jashtëm harmonik, frekuenca e së cilës f është shumë afër frekuencës rezonante të qarkut lëkundës F, atëherë amplituda e lëkundjeve elektrike U në qark do të rritet ndjeshëm, domethënë, fenomeni i rezonancës elektrike.

Le të shqyrtojmë së pari sjelljen e kondensatorit C në qark AC. Nëse një kondensator C është i lidhur me gjeneratorin, voltazhi U në terminalet e të cilit ndryshon sipas ligjit harmonik, atëherë ngarkesa q në pllakat e kondensatorit do të ndryshojë sipas ligjit harmonik, si rryma I në qark. Sa më i madh kapaciteti i kondensatorit, dhe sa më e lartë të jetë frekuenca f e EMF harmonike e aplikuar në të, aq më e madhe është rryma I.

Ky fakt lidhet me idenë e të ashtuquajturës kapaciteti i kondensatorit XC, të cilin e fut në qarkun e rrymës alternative, duke kufizuar rrymën e ngjashme me rezistencën aktive R, por në krahasim me rezistencën aktive, kondensatori nuk shpërndan energji në formën e nxehtësisë.

Nëse rezistenca aktive shpërndan energji, dhe kështu kufizon rrymën, atëherë kondensatori kufizon rrymën thjesht sepse nuk ka kohë për të akomoduar më shumë ngarkesë sesa gjeneratori mund të japë në një të katërtën e një periudhe, për më tepër, në tremujorin tjetër të një periudhe, kondensatori jep energji, e cila është akumuluar në fushën elektrike të dielektrikut të saj, përsëri në gjenerator, domethënë, edhe pse rryma është e kufizuar, energjia nuk shpërndahet (ne do të neglizhojmë humbjet në tela dhe në dielektrik).

Tani konsideroni sjelljen e induktivitetit L në një qark të rrymës alternative. Nëse, në vend të një kondensatori, një spirale me induktancë L është e lidhur me gjeneratorin, atëherë kur furnizohet një EMF sinusoidal (harmonik) nga gjeneratori në terminalet e spirales, do të fillojë të shfaqet EMF i vetë-induksionit, pasi që kur rryma përmes induktivitetit ndryshon, fusha magnetike në rritje e spiralës ka tendencë të parandalojë rritjen e rrymës (ligji i Lenz), domethënë, rezulton se spiralja fut reaktancën induktive XL në qark AC - shtesë e rezistencës së telit R.

Sa më e madhe të jetë induktanca e një spiralje të caktuar, dhe sa më e lartë të jetë frekuenca F e rrymës së gjeneratorit, aq më e lartë është rezistenca induktive XL dhe aq më e ulët është rryma I, sepse rryma thjesht nuk ka kohë për t'u vendosur, sepse EMF i vetë-induksionit të spirales ndërhyn në të. Dhe çdo e katërta e periudhës, energjia e akumuluar në fushën magnetike të spirales kthehet në gjenerator (ne do të neglizhojmë humbjet në tela për tani).

Në çdo qark oscilues real, induktanca L, kapaciteti C dhe rezistenca aktive R janë të lidhura në seri.

Induktanca dhe kapaciteti veprojnë në rrymë në mënyrë të kundërt në çdo çerek të periudhës së EMF harmonike të burimit: në pllakat e kondensatorit, megjithëse rryma zvogëlohet, dhe kur rryma përmes induktivitetit rritet, rryma, megjithëse përjeton rezistencë induktive, rritet dhe mirëmbahet.

Dhe gjatë shkarkimit: rryma e shkarkimit të kondensatorit në fillim është e madhe, voltazhi në pllakat e tij tenton të krijojë një rrymë të madhe, dhe induktiviteti parandalon një rritje të rrymës, dhe sa më e madhe të jetë induktanca, aq më e ulët do të ndodhë rryma e shkarkimit. Në këtë rast, rezistenca aktive R paraqet humbje thjesht aktive. Kjo është, rezistenca e plotë e Z, L dhe R e lidhur në seri në një frekuencë burimi f do të jetë:

Lawshtë e qartë nga ligji i Ohmit për rrymën alternative që amplituda e lëkundjeve të detyruara është proporcionale me amplituda e EMF dhe varet nga frekuenca. Rezistenca totale e qarkut do të jetë më e vogla, dhe amplituda e rrymës do të jetë më e madhja, me kusht që reagimi induktiv dhe kondensatori në një frekuencë të caktuar të jenë të barabartë me njëri-tjetrin, në këtë rast, rezonanca do të ndodhë. Prej këtu rrjedh gjithashtu formula për frekuencën rezonante të qarkut lëkundës:

Kur një burim EMF, kapaciteti, induktiviteti dhe rezistenca janë të lidhura në seri me njëri-tjetrin, atëherë rezonanca në një qark të tillë quhet rezonancë serie ose rezonancë tensioni. Një tipar karakteristik i rezonancës së tensionit është tensioni i konsiderueshëm në kapacitetin dhe induktancën, në krahasim me EMF të burimit.

Arsyeja për këtë fotografi është e qartë. Në rezistencën aktive sipas ligjit të Ohmit, do të ketë një tension Ur, në kapacitetin Uc, në induktivitetin Ul, dhe pasi kemi bërë raportin e Uc me Ur, mund të gjejmë vlerën e faktorit të cilësisë Q. Tensioni në të gjithë kapacitetin do të jetë Q herë më i madh se EMF i burimit, i njëjti tension do të zbatohet në induktancë.

Kjo është, rezonanca e tensionit çon në një rritje të tensionit në të gjithë elementët reaktivë nga një faktor Q, dhe rryma rezonante do të kufizohet nga EMF i burimit, rezistenca e saj e brendshme dhe rezistenca aktive e qarkut R. Kështu, rezistenca e qark serisë në frekuencën rezonante është minimale.

Fenomeni i rezonancës së tensionit përdoret, për shembull, nëse është e nevojshme të eliminoni një përbërës aktual të një frekuence të caktuar nga sinjali i transmetuar, atëherë një zinxhir i kondensatorit dhe induktorit të lidhur në seri vendoset paralelisht me marrësin në mënyrë që rryma e frekuencës rezonante të këtij zinxhiri LC të mbyllet përmes saj dhe nuk do të arrinte në marrës ...

Atëherë rrymat e frekuencës larg nga frekuenca rezonante e zinxhirit LC do të kalojnë në ngarkesë pa pengesa, dhe vetëm rrymat afër rezonancës në frekuencë do ta gjejnë veten rrugën më të shkurtër përmes zinxhirit LC.

Ose anasjelltas. Nëse është e nevojshme të kalosh vetëm një rrymë të një frekuence të caktuar, atëherë zinxhiri LC është i lidhur në seri me marrësin, atëherë përbërësit e sinjalit në frekuencën rezonante të zinxhirit do të kalojnë në ngarkesë pothuajse pa humbje, dhe frekuencat larg rezonancës do të dobësohen shumë dhe mund të themi se ato nuk do të arrijnë aspak në ngarkesë. Ky parim është i zbatueshëm për marrësit e radios, ku një qark oscilues i rregullueshëm është akorduar për të marrë një frekuencë të përcaktuar në mënyrë rigoroze të radiostacionit të dëshiruar.

Në përgjithësi, rezonanca e tensionit në inxhinieri elektrike është një fenomen i padëshirueshëm, pasi shkakton mbitension dhe dështim të pajisjeve.

Një shembull i thjeshtë është një linjë e gjatë kabllore, e cila për ndonjë arsye doli të mos ishte e lidhur me ngarkesën, por në të njëjtën kohë mundësohet nga një transformator i ndërmjetëm. Një linjë e tillë me një kapacitet dhe induktancë të shpërndarë, nëse frekuenca e saj rezonante përkon me frekuencën e rrjetit të furnizimit, thjesht do të prishet dhe do të dështojë. Për të parandaluar dëmtimin e kabllove nga rezonanca e tensionit aksidental, zbatohet një ngarkesë ndihmëse.

Por ndonjëherë rezonanca e tensionit luan në duart tona dhe jo vetëm në radio. Për shembull, ndodh që në zonat rurale, voltazhi në rrjet të ketë rënë në mënyrë të paparashikueshme, dhe makinerisë i duhet një tension prej të paktën 220 volt. Në këtë rast, fenomeni i rezonancës së tensionit kursen.

Mjafton të ndizni disa kondensatorë për fazë në seri me makinën (nëse vozitja në të është një motor asinkron), dhe kështu voltazhi në mbështjelljet e statorit do të rritet.

Këtu është e rëndësishme të zgjidhni numrin e duhur të kondensatorëve në mënyrë që ata të kompensojnë me saktësi me rezistencën e tyre kondensative së bashku me rezistencën induktive të mbështjelljeve rënien e tensionit në rrjet, domethënë, duke sjellë pak qark në rezonancë, ju mund të rrisni tensionin e rënë edhe nën ngarkesë.

Kur burimi EMF, kapaciteti, induktiviteti dhe rezistenca janë të lidhura paralelisht me njëra-tjetrën, atëherë rezonanca në një qark të tillë quhet rezonancë paralele ose rezonancë e rrymave. Një tipar karakteristik i rezonancës së rrymave është rryma e konsiderueshme përmes kapacitetit dhe induktivitetit, krahasuar me rrymën burimore.

Arsyeja për këtë fotografi është e qartë. Rryma përmes rezistencës aktive sipas ligjit të Ohmit do të jetë e barabartë me U / R, përmes kapacitetit U / XC, përmes induktancës U / XL dhe duke hartuar raportin e IL me I, ju mund të gjeni vlerën e faktorit të cilësisë Q. Rryma përmes induktancës do të jetë Q herë më e madhe se rryma e burimit, e njëjta rryma do të rrjedhë çdo gjysmë periudhe brenda dhe jashtë kondensatorit.

Kjo është, rezonanca e rrymave çon në një rritje të rrymës përmes elementeve reaktive nga një faktor Q, dhe EMF rezonante do të kufizohet nga EMF i burimit, rezistenca e tij e brendshme dhe rezistenca aktive e qarkut R. Kështu, në frekuencën rezonante, rezistenca e qarkut paralel oshilator është maksimale.

Ngjashëm me rezonancën e tensionit, rezonanca aktuale përdoret në filtra të ndryshëm. Por i lidhur me qarkun, qarku paralel vepron në mënyrë të kundërt sesa në rastin e një seriali: i instaluar paralelisht me ngarkesën, qarku oshilator paralel do të lejojë që rryma e frekuencës rezonante të qarkut të kalojë në ngarkesë, pasi rezistenca e vetë qarkut në frekuencën e saj rezonante është maksimale.

I instaluar në seri me ngarkesën, qarku oscilues paralel nuk do të kalojë sinjalin e frekuencës rezonante, pasi që i gjithë voltazhi do të bjerë në qark, dhe ngarkesa do të ketë një fraksion të vogël të sinjalit të frekuencës rezonante.

Pra, aplikimi kryesor i rezonancës së rrymave në radio inxhinierinë është krijimi i një rezistence të madhe për një rrymë të një frekuence të caktuar në gjeneratorët e tubave dhe amplifikatorët me frekuencë të lartë.

Në inxhinierinë elektrike, rezonanca aktuale përdoret për të arritur një faktor të lartë të fuqisë së ngarkesave që kanë përbërës të rëndësishëm induktivë dhe kondensues.

Për shembull, ata janë kondensatorë të lidhur paralelisht me mbështjelljet e motorëve induktivë dhe transformatorëve që veprojnë nën një ngarkesë nën atë të vlerësuar.

Zgjidhje të tilla drejtohen pikërisht për të arritur rezonancën e rrymave (rezonancë paralele), kur rezistenca induktive e pajisjeve bëhet e barabartë me kapacitetin e kondensatorëve të lidhur në frekuencën e rrjetit në mënyrë që energjia reaktive të qarkullojë midis kondensatorëve dhe pajisjeve, dhe jo midis pajisjeve dhe rrjetit; në mënyrë që rrjeti të japë energji vetëm kur pajisja është e ngarkuar dhe konsumon energji aktive.

Kur pajisjet janë pa punë, rrjeti lidhet paralelisht me qarkun rezonant (kondensatorët e jashtëm dhe induktiviteti i pajisjeve), i cili paraqet një rezistencë të plotë shumë të lartë komplekse për rrjetin dhe lejon që ajo të ulet.

Rezonanca në fizikë është një fenomen në të cilin amplituda e lëkundjeve të sistemit rritet ndjeshëm. Kjo ndodh kur frekuencat shqetësuese natyrore dhe të jashtme përkojnë. Në mekanikë, një shembull është lavjerrësi i një ore. Kjo sjellje është gjithashtu tipike për qarqet elektrike që përfshijnë elemente të ngarkesave aktive, induktive dhe kapacitive. Rezonanca e rrymave dhe tensioneve është shumë e rëndësishme, ky fenomen ka gjetur zbatim në fusha të tilla të shkencës si komunikimi me radio dhe furnizimi me energji industriale.

Vektorët dhe teoria

Për të kuptuar kuptimin e proceseve që ndodhin në qarqe, duke përfshirë induktorët, kondensatorët dhe rezistencat aktive, duhet të konsiderohet skema e qarkut më të thjeshtë lëkundës. Ashtu si një lavjerrës i zakonshëm transferon në mënyrë alternative energjinë nga potenciali në gjendjen kinetike, ngarkesa elektrike në zinxhirin RCL, që grumbullohet në kondensator, derdhet në induktancë. Pas kësaj, procesi shkon në drejtim të kundërt, dhe gjithçka fillon nga e para. Në këtë rast, diagrami vektorial duket si vijon: rryma e ngarkesës kondensuese është përpara drejtimit të tensionit nga një kënd π / 2, ngarkesa induktive mbetet prapa nga i njëjti kënd, dhe ngarkesa aktive është në fazë. Vektori që rezulton ka një pjerrësi në lidhje me abshisën, shënuar me shkronjën greke φ. Rezonanca në qarkun e rrymës alternative ndodh kur φ \u003d 0, përkatësisht, cos φ \u003d 1. Përkthyer nga gjuha e matematikës, kjo llogaritje do të thotë që rryma që kalon nëpër të gjithë elementët në fazë përkon me rrymën në përbërësin aktiv të qarkut elektrik.

Zbatim praktik në sistemet e furnizimit me energji elektrike

Në teori, të gjitha këto llogaritje janë të kuptueshme, por çfarë nënkuptojnë ato për pyetjet praktike? Shumë gjëra! Gjithkush e di se puna e dobishme në çdo qark kryhet nga përbërësi aktiv i energjisë. Në të njëjtën kohë, shumica e konsumit të energjisë llogariten nga motorët elektrikë, prej të cilëve ka shumë në çdo ndërmarrje, dhe ato përmbajnë mbështjellje në projektin e tyre, të cilat janë një ngarkesë induktive dhe krijojnë një kënd φ që ndryshon nga zero. Në mënyrë që rrymat të rezonojnë, është e nevojshme të kompensohen reaktancat në mënyrë që shuma e tyre vektoriale të bëhet zero. Në praktikë, kjo arrihet duke ndezur një kondensator, i cili krijon një zhvendosje të kundërt në vektorin aktual.

Rezonanca e rrymave në marrës radio

Rezonanca e rrymave ka një tjetër, zbatim të radio-inxhinierisë. Qarku lëkundës, i cili formon bazën e secilës pajisje marrëse, përbëhet nga një induktor dhe një kondensator. Duke ndryshuar vlerën e kapacitetit elektrik, është e mundur të arrihet që sinjali me frekuencën e kërkuar të bartësit të merret në mënyrë selektive, dhe komponentët e mbetur të gjithë valës të marrë nga antena, duke përfshirë ndërhyrjen, do të shtypen. Në praktikë, një kondensator i tillë i ndryshueshëm duket si dy grupe pllaka, njëra prej të cilave, gjatë rrotullimit, hyn ose del nga tjetra, duke rritur ose zvogëluar kapacitetin elektrik. Kjo krijon një rezonancë të rrymave dhe marrësi i radios akordohet në frekuencën e dëshiruar.

Nëse frekuenca e lëkundjeve natyrore të qarkut përkon me frekuencën e ndryshimit në forcën e jashtme, atëherë ndodh fenomeni i rezonancës. Në një qark oshilator elektrik, roli i një force të jashtme periodike luhet nga një gjenerator, i cili siguron një ndryshim në forcën elektromotore sipas ligjit harmonik:

ndërsa lëkundjet natyrore elektromagnetike ndodhin në një qark me një frekuencë ω rreth. nëse rezistenca aktive e qarkut është e vogël, atëherë frekuenca natyrore e lëkundjeve përcaktohet nga formula:

Fuqia aktuale gjatë lëkundjeve të detyruara (ose voltazhi në kondensator) duhet të arrijë një vlerë maksimale kur frekuenca e emf të jashtëm (1) është e barabartë me frekuencën natyrore të qarkut lëkundës:

Rezonanca në një qark lëkundës elektrik është fenomeni i një rritje të mprehtë në amplituda e luhatjeve të rrymës së detyruar (voltazhi nëpër një kondensator, induktor) kur frekuenca natyrore e lëkundjeve të qarkut dhe emf i jashtëm përkojnë. Ndryshime të tilla në rezonancë mund të arrijnë vlera të shumëfishuara të qindra herë.

Në një qark të vërtetë oshilator, vendosja e lëkundjeve të amplitudës në qark nuk ndodh menjëherë. Maksimumi në rezonancë merret sa më i lartë dhe më i mprehtë, aq më e ulët është rezistenca aktive dhe aq më e madhe është induktanca e qarkut :. Rezistenca aktive R luan një rol të madh në qark. Në të vërtetë, është prania e kësaj rezistence që çon në shndërrimin e energjisë së fushës elektrike në energjinë e brendshme të përcjellësit (përcjellësi nxehet). Kjo sugjeron që rezonanca në qarkun elektrik oshilator duhet të shprehet qartë në një rezistencë të ulët aktive. Në këtë rast, vendosja e lëkundjeve të amplitudës ndodh gradualisht. Pra, amplituda e luhatjeve të rrymës rritet derisa energjia e lëshuar gjatë periudhës në rezistencë të barabartë me energjinë që hyn në qark gjatë kësaj kohe. Pra, në R → 0, vlera rezonante e rrymës rritet ndjeshëm. Ndërsa me një rritje të rezistencës aktive, vlera maksimale e fuqisë aktuale zvogëlohet, dhe nuk ka kuptim të flasim për rezonancë në vlera të mëdha të R.

Figura: 2. Varësia e amplitudës së tensionit në kondensator nga frekuenca e emf:

1 - kurba e rezonancës me rezistencën e qarkut R1;
2 - kurba e rezonancës në rezistencën e qarkut R2;

3 - kurba e rezonancës me rezistencën e qarkut R3

Fenomeni i rezonancës elektrike përdoret gjerësisht në komunikimin me radio. Valët e radios nga stacione të ndryshme transmetuese ngacmojnë rryma alternative të frekuencave të ndryshme në antenën e marrësit të radios, pasi që secili radio stacion transmetues operon në frekuencën e vet.
Një qark oshilator është i lidhur induktivisht me antenën. Si rezultat i induksionit elektromagnetik, emf i ndryshueshëm i frekuencave përkatëse dhe lëkundjeve të detyruara të fuqisë aktuale të frekuencave të njëjta shfaqen në spiralin e lakut. Por vetëm në rezonancë, luhatjet e rrymës në qark dhe tensionit në qark do të jenë të konsiderueshme. Prandaj, nga të gjitha frekuencat e ngacmuara në antenë, qarku zgjedh vetëm lëkundjet frekuenca e të cilave është e barabartë me frekuencën natyrore të qarkut. Akordimi i qarkut në frekuencën e dëshiruar ω0 zakonisht kryhet duke ndryshuar kapacitetin e kondensatorit.

Në disa raste, rezonanca në një qark elektrik mund të jetë e dëmshme. Pra, nëse qarku nuk është krijuar për të punuar në kushte rezonance, atëherë shfaqja e rezonancës do të çojë në një aksident: tensionet e larta do të çojnë në prishjen e izolimit. Aksidentet e këtij lloji ndodhnin shpesh në shekullin e 19-të, kur njerëzit kishin një ide të dobët për ligjet e lëkundjeve elektrike dhe nuk dinin si të llogaritnin qarqet elektrike.

Dërgoni punën tuaj të mirë në bazën e njohurive është e thjeshtë. Përdorni formularin më poshtë

Studentët, studentët e diplomuar, shkencëtarët e rinj që përdorin bazën e njohurive në studimet dhe punën e tyre do t'ju jenë shumë mirënjohës.

Postuar ne http://www.allbest.ru/

Rezonanca. Zbatimi i tij

Rezonanca në një qark elektrik oshilator quhet dukuri e një rritje të mprehtë të amplitudës së luhatjeve të rrymës së detyruar kur frekuenca e tensionit të jashtëm alternativ përkon me frekuencën natyrore të qarkut oshilator.

ilaç elektrik i tensionit të rezonancës

Përdorimi i Rezonancës

Në mjekësi

Imazhe me rezonancë magnetike, ose emri i saj i shkurtuar MRI, konsiderohet si një nga metodat më të besueshme të diagnostifikimit të rrezatimit. Avantazhi i dukshëm i përdorimit të kësaj metode për të kontrolluar gjendjen e trupit është se nuk është rrezatim jonizues dhe jep rezultate mjaft të sakta kur shqyrtohen sistemet muskulore dhe artikulare të trupit, ndihmon me një probabilitet të lartë të diagnostikimit të sëmundjeve të ndryshme të shpinës dhe sistemit nervor qendror.

Vetë procesi i ekzaminimit është mjaft i thjeshtë dhe absolutisht pa dhimbje - gjithçka që dëgjoni është thjesht një zhurmë e fortë, por është e mbrojtur mirë nga kufjet që do t'ju japë mjeku para procedurës. Ekzistojnë vetëm dy lloje shqetësimesh që nuk mund të shmangen. Para së gjithash, kjo vlen për ata njerëz që kanë frikë nga hapësirat e mbyllura - pacienti i diagnostikuar shtrihet në një shtrat horizontale dhe stafetat automatike e lëvizin atë brenda një tubi të ngushtë me një fushë të fortë magnetike, ku ai qëndron për rreth 20 minuta. Gjatë diagnozës, nuk duhet të lëvizni në mënyrë që të merrni rezultatet sa më të sakta. Bezdi e dytë e shkaktuar nga rezonancë në studimin e legenit të vogël është nevoja për një fshikëz të plotë.

Nëse të dashurit tuaj duan të jenë të pranishëm gjatë diagnozës, ata duhet të nënshkruajnë një dokument informacioni, sipas të cilit ata janë të njohur me rregullat e sjelljes në dhomën diagnostike dhe nuk kanë kundërindikacione për të qenë pranë një fushe të fortë magnetike. Një nga arsyet e pamundësisë për të qenë në dhomën e kontrollit MRI është prania e përbërësve të metaleve të huaja në trup.

Përdornipërdorimi i rezonancës në komunikimet radio

Fenomeni i rezonancës elektrike përdoret gjerësisht në komunikimin me radio. Valët e radios nga stacione të ndryshme transmetuese ngacmojnë rryma alternative të frekuencave të ndryshme në antenën e marrësit të radios, pasi që secili radio stacion transmetues funksionon në frekuencën e vet. Një qark oshilator është i lidhur induktivisht me antenën (Fig. 4.20). Si rezultat i induksionit elektromagnetik, EMF e ndryshueshme e frekuencave përkatëse dhe lëkundjeve të detyruara të fuqisë aktuale të të njëjtave frekuenca shfaqen në spiralin e lakut. Por vetëm në rezonancë, lëkundjet e rrymës në qark dhe tensionit në të do të jenë të rëndësishme, domethënë, nga lëkundjet e frekuencave të ndryshme të ngacmuara në antenë, qark zgjedh vetëm ata, frekuenca e të cilave është e barabartë me frekuencën e tij natyrore. Akordimi i lakut në frekuencën e dëshiruar zakonisht bëhet duke ndryshuar kapacitetin e kondensatorit. Kjo zakonisht konsiston në akordimin e radios në një radio stacion specifik. Nevoja për të marrë parasysh mundësinë e rezonancës në qark elektrik. Në disa raste, rezonanca në një qark elektrik mund të jetë shumë e dëmshme. Nëse qarku nuk është krijuar për të funksionuar në kushte rezonance, atëherë rezonanca mund të rezultojë në një aksident.

Rrymat e tepërta mund të mbinxehen telat. Tensionet e mëdha çojnë në prishjen e izolimit.

Aksidentet e këtij lloji shpesh ndodhnin relativisht kohët e fundit, kur ata kishin një ide të dobët të ligjeve të lëkundjeve elektrike dhe nuk dinin si të llogaritnin saktë qarqet elektrike.

Me dridhje të detyrueshme elektromagnetike, rezonanca është e mundur - një rritje e mprehtë në amplituda e rrymës dhe luhatjeve të tensionit kur frekuenca e tensionit të jashtëm alternativ përkon me frekuencën natyrore të dridhjeve. I gjithë komunikimi me radio bazohet në fenomenin e rezonancës.

Rezonanca e tensionit

Fenomeni i rezonancës së tensioneve elektrike vërehet në qarkun e një qarku lëkundës seri që përbëhet nga një kondensator (kondensator), një induktancë dhe një rezistencë (rezistencë). Për të siguruar ushqimin e energjisë së qarkut oshilator, një burim i forcës elektromotore E. është gjithashtu i përfshirë në qarkun e serisë. Burimi gjeneron një tension të alternuar me një frekuencë W. Në rezonancë, rryma që qarkullon në qarkun e serisë duhet të jetë në fazë me emf. E. Kjo sigurohet nëse rezistenca totale e qarkut Z \u003d R + J (WL - 1 / WС) është aktive, d.m.th. Z \u003d R. Barazia:

(L - 1 / WС) \u003d 0 (1),

është një kusht matematikor për rezonancën në një qark lëkundës. Në këtë rast, vlera e rrymës në qark do të jetë I \u003d E / R. Nëse transformojmë barazinë (1), atëherë fitojmë:

Në këtë shprehje, W - është frekuenca rezonante e qarkut.

Importantshtë e rëndësishme që në procesin e rezonancës voltazhi në induktor të jetë i barabartë me tensionin në kondensator dhe është:

UL \u003d U \u003d WL * I \u003d WLE / R

Shuma totale e energjive në induktancë dhe kapacitet (fushat magnetike dhe elektrike) është konstante. Kjo për faktin se shkëmbimi dridhës i energjisë ndodh ndërmjet këtyre fushave. Shuma totale e saj është e pandryshuar në çdo kohë. Në këtë rast, shkëmbimi i energjisë midis burimit të tij E dhe zinxhirit nuk ndodh. Në vend të kësaj, ekziston një transformim i vazhdueshëm i një lloji të energjisë në një tjetër.

Për qarqet oshilatorë, përdoret termi Q-faktor, i cili tregon se si lidhen tensioni nëpër elementin reaktiv (kapaciteti ose induktanca) dhe voltazhi hyrës i qarkut. Faktori i cilësisë llogaritet me formulën:

Për një qark ideal të serive me rezistencë zero, fillimi i rezonancës shoqërohet me lëkundje të qëndrueshme. Në praktikë, amortizimi i lëkundjeve kompensohet duke ushqyer qarkun nga një oshilator me një frekuencë të rezonancës.

Zbatimi i rezonancës së tensionit

Fenomeni i rezonancës vibruese përdoret gjerësisht në elektronikën elektronike. Në veçanti, qarku i hyrjes së çdo radio marrësi është një qark oscilues i rregullueshëm. Frekuenca e saj rezonante, e modifikuar duke rregulluar kapacitetin e kondensatorit, përkon me frekuencën e sinjalit të radiostacionit që do të merret.

Në industrinë e energjisë elektrike, ndodhja e rezonancës së tensionit për shkak të mbitensioneve shoqëruese është e mbushur me pasoja të padëshirueshme. Për shembull, nëse një linjë e gjatë kablli (e cila është një qark lëkundës me kapacitet të shpërndarë dhe induktancë) është e lidhur me një gjenerator ose një transformator të ndërmjetëm, i cili nuk është i lidhur në fundin e marrjes me ngarkesën (kjo quhet modaliteti pa ngarkesë), i gjithë qarku mund të jetë në një gjendje rezonance. Në një situatë të tillë, sforcimet që lindin në disa pjesë të qarkut mund të jenë më të larta se ato të llogaritura. Kjo mund të kërcënojë një prishje të izolimit të kabllit dhe dështimin e saj. Kjo situatë parandalohet duke përdorur një ngarkesë ndihmëse.

Postuar në Allbest.ru

Dokumente të ngjashme

Ndikimi biologjik i fushave elektrike dhe magnetike në organizmin e njerëzve dhe kafshëve. Thelbi i fenomenit të rezonancës paramagnetike të elektronit. Studimet ESR të proteinave që përmbajnë metale. Metoda e rezonancës magnetike bërthamore. Përdorimi i NMR në mjekësi.

abstrakt i shtuar më 29/04/2013


Qarqet elektrike AC, parametrat e tyre. Koncepti dhe kushtet themelore të fenomenit të rezonancës. Karakteristikat e ndryshimit të rezistencës induktive dhe kapacitive. Analiza e varësisë së ndërrimit të fazës midis rrymës dhe tensionit në hyrjen e lakut nga frekuenca.

provë, shtuar më 01/16/2010


Diagrami i qarkut me rezistenca aktive, induktive dhe kapacitive të lidhura në seri. Llogaritja e vlerave të rënies së rrymës dhe tensionit. Koncepti i rezonancës së tensionit. Marrja e leximeve nga oshilloskopi. Varësia e rezistencës nga frekuenca e tensionit të hyrjes.

punë laboratorike, shtuar më 07/10/2013


Nxitja e bërthamave në një fushë magnetike. Gjendja e rezonancës magnetike dhe proceset e relaksimit bërthamor. Ndërveprimi spin-spin i grimcave në një molekulë. Diagrami skematik i një spektrometri NMR. Zbatimi i spektroskopisë NMR 1H dhe 13C Metoda të ndryshme të shkëputjes së protoneve.

abstrakte, shtuar më 10/23/2012


Karakteristikat e dridhjeve të detyruara. Fenomeni i rezonancës, krijimi i strukturave jo shkatërruese. Përdorimi i dridhjeve në ndërtim, teknologji, për klasifikimin e materialeve me shumicë. Efektet e dëmshme të dridhjeve. Ngritja e anijes dhe biberonët; antirezonancë.

punim afatgjatë, shtuar më 03/21/2016


Përcaktimi i ndikimit të rezistencës aktive, induktive dhe kapacitive në fuqinë dhe zhvendosjen e fazës midis rrymës dhe tensionit në një qark elektrik të rrymës alternative. Studimi eksperimental i fenomeneve rezonante në një qark oshilator paralel.

punë laboratorike, shtuar më 07/11/2013


Kërkimi i një motori asinkron trefazor me një rotor fazor. Skema e serisë dhe lidhja paralele e elementeve për studimin e rezonancës së tensionit. Rezonanca e tensioneve, rrymave. Rryma kundrejt kapacitetit në rezonancën e tensionit.

punë laboratorike, shtuar më 05/19/2011


Qark elektrik me seri dhe lidhje paralele të elementeve me R, L dhe C, karakteristikat e tyre krahasuese. Trekëndëshi i tensioneve dhe rezistencave. Koncepti dhe vetitë e rezonancës së rrymave dhe tensioneve, drejtimet dhe tiparet e rregullimit të tij.

abstrakte, shtuar më 27.07.2013


Verifikimi praktik dhe përcaktimi i fenomeneve fizike që ndodhin në qark AC kur një rezistencë, spiral induktiv dhe kondensator janë të lidhur në seri. Marrja e një rezonance tensioni, vizatimi i një diagrami vektorial bazuar në të dhënat eksperimentale.

punë laboratorike, shtuar më 01/12/2010


Mekanika kuantike si një teori abstrakte matematikore që shpreh proceset duke përdorur operatorët e madhësive fizike. Momenti magnetik dhe rrotullimi bërthamor, vetitë dhe ekuacioni i tyre. Kushtet e ekuilibrit termodinamik dhe përdorimi i efektit të rezonancës.