Bu bilimin fizik ve teorisi bilgisi, doğrudan temizlik, yenileme, inşaat ve makine mühendisliği ile ilgilidir. Seri bir RLC devresindeki akımların ve gerilimlerin rezonansının ne olduğunu, oluşumunun ana koşulunun ve hesaplamanın ne olduğunu düşünmeyi öneriyoruz.

Rezonans nedir?

Fenomenin TOE ile tanımı: Elektriksel rezonans, devre elemanlarının dirençlerinin veya iletkenlerinin bazı kısımları birbirini iptal ettiğinde, belirli bir rezonans frekansında bir elektrik devresinde meydana gelir. Bazı devrelerde, bu, devrenin girişi ve çıkışı arasındaki empedans neredeyse sıfır olduğunda ve sinyal aktarım işlevi birliğe yakın olduğunda meydana gelir. Bu durumda bu devrenin kalite faktörü çok önemlidir.

Rezonans belirtileri:

1. Reaktif akım dallarının bileşenleri birbirine eşittir IPC \u003d IPL, antifaz yalnızca girişteki net aktif enerji eşit olduğunda oluşturulur;
2. Dallar fazdayken, bireysel dallardaki akım belirli bir devrenin tüm akımını aşar.

Başka bir deyişle, bir AC devresindeki rezonans özel bir frekansı ifade eder ve direnç, kapasitans ve endüktans değerleriyle belirlenir. İki tür rezonans akımı vardır:

1. Tutarlı;
2. Paralel.

Seri rezonans için durum basittir ve minimum direnç ve sıfır faz ile karakterize edilir, reaktif devrelerde kullanılır ve ayrıca dallı bir devre tarafından da kullanılır. Paralel rezonans veya RLC kavramı, endüktif ve kapasitif veriler büyüklük olarak eşit olduğunda oluşur, ancak birbirlerinden 180 derece uzakta olduklarında birbirlerini iptal eder. Bu bağlantı her zaman belirtilen değere eşit olmalıdır. Daha geniş pratik uygulama aldı. Gösterdiği keskin minimum empedans, birçok elektrikli cihaz için faydalıdır. Minimumun keskinliği, direnç miktarına bağlıdır.

Bir RLC (veya devre) devresi, bir direnç, bir indüktör ve seri veya paralel bağlanmış bir kapasitörden oluşan bir elektrik devresidir. RLC paralel salınım devresi, adını sırasıyla direnç, endüktans ve kapasitans olan fiziksel büyüklüklerin kısaltmasından almıştır. Devre, akım için harmonik bir osilatör oluşturur. Yönlendirilmiş parçacıkların hareketi kaynak tarafından durdurulursa, devrede indüklenen akımın herhangi bir salınımı zamanla zayıflar. Bu direnç etkisine sönümleme denir. Direncin varlığı ayrıca pik rezonans frekansını da azaltır. Devrede direnç bulunmasa bile gerçek devrelerde bir miktar direnç kaçınılmazdır.

Uygulama

Neredeyse tüm güç elektrik mühendisliği, böyle bir salınımlı devre, örneğin bir güç transformatörü kullanır. Ayrıca devre, bir TV'nin, kapasitif bir jeneratörün, bir kaynak makinesinin, bir radyo alıcısının çalışmasını kurmak için gereklidir, kullanılan bazı dalgaların dar bir frekans aralığını seçmeniz gereken televizyon yayın antenlerinin "eşleştirilmesi" teknolojisi tarafından kullanılır. RLC devresi, sensörlerin düşük veya yüksek frekansları dağıtması için bir bant geçişi, çentik filtresi olarak kullanılabilir.

Rezonans, estetik tıp (mikro akım tedavisi) ve biorezonans teşhisi tarafından bile kullanılmaktadır.

Akımların rezonans prensibi

Aşağıdaki diyagramın gösterdiği gibi, bir kapasitörün gücünü sağlamak için doğal frekansta bir rezonans veya salınım devresi yapabiliriz:

Anahtar, titreşimin yönünden sorumlu olacaktır.

Kapasitör, zaman \u003d 0 olduğu andaki tüm akımı depolar. Devredeki dalgalanmalar ampermetreler ile ölçülür.

Yönlü parçacıklar sağa doğru hareket eder. İndüktör, kondansatörden akım alır.

Devrenin polaritesi orijinal şekline döndüğünde, akım tekrar ısı değiştiriciye döner.

Şimdi yönlendirilen enerji kapasitörün içine geri döner ve daire tekrar tekrar eder.

Gerçek karışık devre devrelerinde, her daire ile yönlü parçacıkların genliğinin daha az büyümesine neden olan her zaman bir direnç vardır. Plakaların polaritesindeki birkaç değişiklikten sonra akım 0'a düşer. Bu sürece sinüzoidal bozunma dalga formu denir. Bu işlemin ne kadar hızlı gerçekleşeceği, devredeki dirence bağlıdır. Ancak direnç sinüs dalgasının frekansını değiştirmez. Direnç yeterince yüksekse, akım hiç dalgalanmayacaktır.

AC tanımı, güç kaynağından çıktığında enerjinin belirli bir frekansta dalgalandığı anlamına gelir. Dirençteki bir artış, akım genliğinin maksimum boyutunu azaltma eğilimindedir, ancak bu, rezonans frekansında (rezonans) bir değişikliğe yol açmaz. Ancak bir girdap akımı süreci oluşabilir. Oluştuktan sonra ağ kesintileri olabilir.

Rezonans devresi hesabı

Bu fenomenin, özellikle paralel bir bağlantı kullanılıyorsa, çok dikkatli bir hesaplama gerektirdiği unutulmamalıdır. Teknolojiye müdahaleyi önlemek için farklı formüller kullanmanız gerekir. Ayrıca, ilgili bölümden herhangi bir fizik problemini çözmek için kullanışlı olacaklar.

Devredeki gücün değerini bilmek çok önemlidir. Rezonans devresinde harcanan ortalama güç, aşağıdaki gibi rms voltajı ve akımı cinsinden ifade edilebilir:

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

Bununla birlikte, rezonanstaki güç faktörünün cos φ \u003d 1 olduğunu unutmayın.

Rezonans formülünün kendisi aşağıdaki forma sahiptir:

ω 0 \u003d 1 / √L * C

Rezonansta sıfır empedans bu formül kullanılarak belirlenir:

F res \u003d 1 / 2π √L * C

Rezonans titreşim frekansı aşağıdaki şekilde tahmin edilebilir:

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

Nerede: F \u003d frekans

L \u003d endüktans

C \u003d kapasite

Tipik olarak, direnç (R) aşağıdaki gereksinimleri karşılayacak kadar düşük olmadığı sürece devre salınmayacaktır:

R \u003d 2 (L / C) 0,5

Doğru veriler elde etmek için, hesaplamalar sonucunda elde edilen değerleri yuvarlamamaya çalışmalısınız. Birçok fizikçi, aktif akım vektör diyagramı adı verilen bir yöntemi kullanmanızı önerir. Cihazların doğru hesaplanması ve ayarlanması ile AC'de iyi bir tasarruf elde edersiniz.

Endüktans L, kapasitans C ve direnç R olan salınımlı bir devrede, serbest elektrik salınımları sönme eğilimindedir. Salınımların sönümlenmesini önlemek için, devreyi periyodik olarak enerji ile doldurmak gerekir, daha sonra zayıflamayan zorunlu salınımlar ortaya çıkacaktır, çünkü harici değişken EMF artık devredeki salınımları destekleyecektir.

Salınımlar, frekansı f salınım devresinin F rezonans frekansına çok yakın olan bir harici harmonik EMF kaynağı tarafından destekleniyorsa, o zaman devrede elektriksel salınımların U genliği keskin bir şekilde artacaktır, yani, elektrik rezonans fenomeni.

Önce AC devresindeki kapasitör C'nin davranışını ele alalım. Harmonik yasasına göre uçlarındaki U gerilimi değişen jeneratöre bir kondansatör C bağlanırsa, kondansatör plakalarındaki yük q devredeki akım I gibi harmonik kanununa göre değişecektir. Kapasitörün kapasitansı ne kadar büyükse ve ona uygulanan harmonik EMF'nin frekansı f ne kadar yüksekse, akım I o kadar büyük olur.

Bu gerçek, alternatif akım devresine getirdiği, akımı aktif direnç R'ye benzer şekilde sınırlayan, ancak aktif dirençle karşılaştırıldığında, kapasitör enerjiyi ısı şeklinde dağıtmayan XC kapasitörünün sözde kapasitansı fikri ile ilgilidir.

Aktif direnç enerjiyi dağıtırsa ve dolayısıyla akımı sınırlarsa, kapasitör sadece bir çeyrekte jeneratörün verebileceğinden daha fazla yük sığdırmak için zamanı olmadığı için akımı sınırlar, ayrıca bir dönemin sonraki çeyreğinde kapasitör enerji verir, Dielektriğinin elektrik alanında biriken, jeneratöre geri döndüğünde, yani akım sınırlı olmasına rağmen, enerji dağılmaz (tellerdeki ve dielektrikteki kayıpları ihmal edeceğiz).

Şimdi bir alternatif akım devresindeki endüktans L'nin davranışını düşünün. Bir kapasitör yerine, jeneratöre L endüktanslı bir bobin bağlanırsa, jeneratörden bobin terminallerine sinüzoidal (harmonik) bir EMF verildiğinde, görünmeye başlayacaktır. Kendi kendine indüksiyonun EMF'si, endüktans boyunca akım değiştiğinde, bobinin artan manyetik alanı akımın büyümesini engelleme eğilimindedir (Lenz yasası), yani bobinin, AC devresine endüktif direnç XL'yi - tel R'nin direncine ek olarak - kattığı ortaya çıkar.

Belirli bir bobinin endüktansı ne kadar büyükse ve jeneratör akımının frekansı F ne kadar yüksekse, endüktif direnç XL o kadar yüksek ve akım I o kadar düşük, çünkü akımın kurulacak zamanı yoktur, çünkü bobinin kendi kendine endüksiyonunun EMF'si buna müdahale eder. Ve periyodun her çeyreğinde bobinin manyetik alanında biriken enerji jeneratöre geri döner (şimdilik tellerdeki kayıpları ihmal edeceğiz).

Herhangi bir gerçek salınımlı devrede, endüktans L, kapasitans C ve aktif direnç R seri olarak bağlanır.

Endüktans ve kapasitans, kaynağın harmonik EMF periyodunun her çeyreğinde akıma ters yönde etki eder: kondansatör plakalarında akım azalmasına rağmen ve endüktanstan geçen akım yükseldikçe akım endüktif direnç yaşasa da artar ve korunur.

Ve deşarj sırasında: Kondansatörün deşarj akımı ilk başta büyüktür, plakalarındaki voltaj büyük bir akım oluşturma eğilimindedir ve endüktans akımda bir artışı önler ve endüktans ne kadar büyükse, deşarj akımı o kadar düşük olur. Bu durumda, aktif direnç R tamamen aktif kayıplara neden olur. Yani, f kaynak frekansında seri olarak bağlanan L, C ve R'nin empedansı Z şöyle olacaktır:

Ohm'un alternatif akım yasasından, zorunlu salınımların genliğinin EMF'nin genliği ile orantılı olduğu ve frekansa bağlı olduğu açıktır. Devrenin toplam direnci en küçük olacak ve belirli bir frekanstaki endüktif reaktans ve kapasitifin birbirine eşit olması şartıyla akımın genliği en büyük olacaktır, bu durumda rezonans meydana gelecektir. Buradan da türetilmiştir salınım devresinin rezonans frekansı için formül:

Bir EMF kaynağı, kapasitans, endüktans ve direnç birbirine seri olarak bağlandığında, böyle bir devrede rezonansa seri rezonans veya voltaj rezonansı denir. Voltaj rezonansının karakteristik bir özelliği, kaynağın EMF'sine kıyasla kapasitans ve endüktans üzerindeki önemli voltajlardır.

Bu resmin nedeni açıktır. Aktif dirençte, Ohm yasasına göre, Uc kapasitansında, Ul endüktansında bir Ur voltajı olacak ve Uc ile Ur oranını yaptıktan sonra, kalite faktörünün Q değerini bulabiliriz.

Yani, voltaj rezonansı, reaktif elemanlar boyunca voltajda bir Q faktörü ile bir artışa yol açar ve rezonans akımı, kaynağın EMF'si, iç direnci ve devrenin R aktif direnci ile sınırlanacaktır. Böylece, rezonans frekansındaki seri devrenin direnci minimumdur.

Voltaj rezonansı olgusu, örneğin, belirli bir frekansın bir akım bileşenini iletilen sinyalden çıkarmak gerekirse, alıcıya paralel olarak bu LC zincirinin rezonans frekans akımının içinden kapatılacağı ve alıcıya ulaşmayacağı şekilde, alıcıya paralel olarak yerleştirilir. ...

Daha sonra, frekansın LC zincirinin rezonans frekansından uzaktaki akımları engel olmadan yüke geçecek ve yalnızca frekanstaki rezonansa yakın akımlar, LC zinciri boyunca en kısa yolu bulacaktır.

Ya da tam tersi. Sadece belirli bir frekansta bir akımın geçmesi gerekiyorsa, LC zinciri alıcıya seri olarak bağlanır, o zaman zincirin rezonans frekansındaki sinyal bileşenleri neredeyse hiç kayıpsız yüke geçecek ve rezonanstan uzak frekanslar büyük ölçüde zayıflayacak ve yüke hiç girmeyeceklerini söyleyebiliriz. Bu ilke, ayarlanabilir bir salınım devresinin istenen radyo istasyonunun kesin olarak tanımlanmış bir frekansını alacak şekilde ayarlandığı radyo alıcıları için geçerlidir.

Genel olarak, elektrik mühendisliğinde voltaj rezonansı, aşırı gerilime ve ekipman arızasına neden olduğu için istenmeyen bir olgudur.

Basit bir örnek, bir nedenden dolayı yüke bağlı olmadığı ortaya çıkan, ancak aynı zamanda bir ara transformatör tarafından çalıştırılan uzun bir kablo hattıdır. Rezonans frekansı besleme ağının frekansı ile çakışırsa, dağıtılmış kapasitans ve endüktansa sahip böyle bir hat, basitçe kırılacak ve başarısız olacaktır. Yanlışlıkla voltaj rezonansından kabloların zarar görmesini önlemek için yardımcı bir yük uygulanır.

Ancak bazen voltaj rezonansı sadece radyolarda değil elimizde de oynuyor. Örneğin, kırsal alanlarda, ağdaki voltaj öngörülemeyen bir şekilde düştü ve makinenin en az 220 voltluk bir voltaja ihtiyacı var. Bu durumda, voltaj rezonansı olgusu tasarruf sağlar.

Makine ile seri olarak faz başına birkaç kapasitör açmak yeterlidir (içindeki sürücü bir endüksiyon motoruysa) ve bu nedenle stator sargılarındaki voltaj yükselecektir.

Burada doğru sayıda kondansatör seçmek önemlidir, böylece sargıların endüktif direnci ile birlikte kapasitanslarını doğru bir şekilde telafi ederler, ağdaki voltaj düşüşünü, yani devreyi rezonansa biraz yaklaştırarak, yük altında bile düşen voltajı yükseltebilirsiniz.

EMF kaynağı, kapasitans, endüktans ve direnç birbirine paralel bağlandığında, böyle bir devrede rezonansa paralel rezonans veya akımların rezonansı denir. Akımların rezonansının karakteristik bir özelliği, kaynak akımına kıyasla kapasitans ve endüktans yoluyla önemli akımlardır.

Bu resmin nedeni açıktır. Ohm yasasına göre aktif dirençten geçen akım, U / XC kapasitans U / XC, endüktans U / XL yoluyla U / R'ye eşit olacaktır ve IL-I oranını oluşturarak Q kalite faktörünün değerini bulabilirsiniz. Endüktanstan geçen akım, kaynak akımından Q kat daha büyük olacaktır, aynı akım her yarım periyotta bir kapasitörün içine ve dışına akacaktır.

Yani, akımların rezonansı, reaktif elemanlar Q kez boyunca akımda bir artışa neden olur ve rezonans EMF, kaynağın EMF'si, iç direnci ve devrenin R devresinin aktif direnci ile sınırlandırılacaktır. Böylece rezonans frekansında, paralel salınım devresinin direnci maksimumdur.

Gerilim rezonansına benzer şekilde, çeşitli filtrelerde akım rezonansı kullanılır. Ancak devreye bağlı olarak, paralel devre, seri olanın durumunun tersi şekilde hareket eder: yüke paralel olarak monte edilen paralel salınım devresi, devrenin rezonans frekansının akımının yüke geçmesine izin verir, çünkü devrenin kendi rezonans frekansındaki direnci maksimumdur.

Yük ile seri olarak kurulan paralel salınım devresi, tüm voltaj devrede düşeceğinden ve yük, rezonans frekans sinyalinin küçük bir kısmına sahip olacağından rezonans frekans sinyalini geçmeyecektir.

Bu nedenle, radyo mühendisliğinde akım rezonansının ana uygulaması, tüp jeneratörlerinde ve yüksek frekanslı amplifikatörlerde belirli bir frekansın akımı için büyük bir direnç oluşturulmasıdır.

Elektrik mühendisliğinde, akım rezonansı, önemli endüktif ve kapasitif bileşenlere sahip yüksek güç faktörlü yüklere ulaşmak için kullanılır.

Örneğin, asenkron motorların ve nominal değerin altındaki bir yük altında çalışan transformatörlerin sargılarına paralel bağlanmış kapasitörlerdir.

Bu tür çözümlere, ekipmanın endüktif direnci ağ frekansında bağlı kapasitörlerin kapasitansına eşit yapıldığında akımların rezonansını (paralel rezonans) elde etmek için tam olarak başvurulur, böylece reaktif enerji ekipman ve ağ arasında değil, kapasitörler ve ekipman arasında dolaşır; böylece ağ yalnızca ekipman yüklendiğinde enerji verir ve aktif güç tüketir.

Ekipman boştayken ağ, ağ için çok yüksek karmaşık bir empedans sunan ve azalmasına izin veren rezonans devresine (harici kapasitörler ve ekipmanın endüktansı) paralel olarak bağlanır.

Fizikte rezonans, sistem salınımlarının genliklerinin keskin bir şekilde arttığı bir olgudur. Bu, doğal ve harici rahatsız edici frekanslar çakıştığı zaman meydana gelir. Mekanikte bir örnek, bir saatin sarkacıdır. Bu davranış, aktif, endüktif ve kapasitif yüklerin elemanlarını içeren elektrik devreleri için de tipiktir. Akımların ve gerilimlerin rezonansı çok önemlidir, bu fenomen radyo iletişimi ve endüstriyel güç kaynağı gibi bilim alanlarında uygulama bulmuştur.

Vektörler ve teori

İndüktörler, kapasitörler ve aktif dirençler dahil olmak üzere devrelerde meydana gelen işlemlerin anlamını anlamak için, en basit salınım devresinin şeması dikkate alınmalıdır. Sıradan bir sarkacın dönüşümlü olarak potansiyelden kinetik duruma enerji aktarması gibi, kapasitörde biriken RCL zincirindeki elektrik yükü endüktansa akar. Bundan sonra süreç ters yönde ilerliyor ve her şey yeniden başlıyor. Bu durumda, vektör diyagramı aşağıdaki gibi görünür: kapasitif yük akımı, voltaj yönünün π / 2 açısı kadar ileridedir, endüktif yük aynı açıyla geride kalır ve aktif yük fazdadır. Elde edilen vektörün apsise göre Yunanca harfi ile gösterilen bir eğimi vardır. Alternatif akım devresindeki rezonans, sırasıyla φ \u003d 0, cos φ \u003d 1 olduğunda meydana gelir. Matematik dilinden çevrildiğinde, bu hesaplama, tüm elemanlardan fazda geçen akımın, elektrik devresinin aktif bileşenindeki akımla çakıştığı anlamına gelir.

Güç kaynağı sistemlerinde pratik uygulama

Teorik olarak, tüm bu hesaplamalar anlaşılabilir, ancak pratik sorular için ne anlama geliyorlar? Bir çok şey! Herkes, herhangi bir devrede faydalı çalışmanın gücün aktif bileşeni tarafından yapıldığını bilir. Aynı zamanda enerji tüketiminin çoğu, herhangi bir işletmede çok sayıda bulunan elektrik motorları tarafından karşılanmakta ve tasarımlarında endüktif bir yük olan ve sıfırdan farklı bir φ açısı oluşturan sargılar içermektedir. Akımların rezonansa girmesi için, reaktansların vektör toplamlarının sıfır olacağı şekilde telafi edilmesi gerekir. Pratikte bu, mevcut vektörde ters bir kayma oluşturan bir kapasitörün açılmasıyla elde edilir.

Radyo alıcılarındaki akımların rezonansı

Akımların rezonansının başka bir radyo mühendisliği uygulaması vardır. Her alıcı cihazın temelini oluşturan salınım devresi, bir indüktör ve bir kapasitörden oluşur. Elektriksel kapasitans değerini değiştirerek, gerekli taşıyıcı frekansa sahip sinyalin seçici olarak alınması ve parazit dahil anten tarafından alınan kalan tüm dalga bileşenlerinin bastırılması mümkündür. Pratikte, bu tür bir değişken kapasitör, biri döndürüldüğünde diğerine giren veya çıkan, elektrik kapasitansını artıran veya azaltan iki set plaka gibi görünür. Bu, akımların rezonansını yaratır ve radyo alıcısı istenen frekansa ayarlanır.

Devrenin doğal salınımlarının frekansı, dış kuvvetteki değişimin frekansı ile çakışırsa, rezonans olgusu ortaya çıkar. Bir elektrik salınım devresinde, harici bir periyodik kuvvetin rolü, harmonik yasasına göre elektromotor kuvvetinde bir değişiklik sağlayan bir jeneratör tarafından oynanır:

doğal elektromanyetik salınımlar ise yaklaşık frequency frekanslı bir devrede meydana gelir. Devrenin aktif direnci küçükse, salınımların doğal frekansı aşağıdaki formülle belirlenir:

Zorunlu salınımlar (veya kapasitör üzerindeki voltaj) sırasındaki akım gücü, harici emf (1) frekansı salınım devresinin doğal frekansına eşit olduğunda maksimum bir değere ulaşmalıdır:

Bir elektrik salınım devresindeki rezonans, devre salınımlarının doğal frekansı ile harici emf çakıştığı zaman, zorunlu akım dalgalanmalarının (bir kapasitör üzerindeki voltaj, endüktans bobini) genliğinde keskin bir artış olgusudur. Rezonanstaki bu tür değişiklikler, yüzlerce katın katlarına ulaşabilir.

Gerçek bir salınımlı devrede, devrede genlik salınımlarının kurulması hemen gerçekleşmez. Rezonanstaki maksimum, ne kadar yüksek ve keskin olursa, aktif direnç o kadar düşük ve devrenin endüktansı o kadar büyük olur :. Aktif direnç R devrede büyük bir rol oynar Aslında elektrik alan enerjisinin iletkenin iç enerjisine dönüştürülmesine yol açan bu direncin varlığıdır (iletken ısınır). Bu, elektrikli osilatör devresindeki rezonansın düşük bir aktif dirençte açıkça telaffuz edilmesi gerektiğini göstermektedir. Bu durumda, genlik salınımlarının oluşumu kademeli olarak gerçekleşir. Dolayısıyla, akım dalgalanmalarının genliği, direnç üzerindeki süre boyunca salınan enerji bu süre boyunca devreye sağlanan enerjiye eşit olana kadar artar. Yani R → 0'da mevcut gücün rezonans değeri keskin bir şekilde artar. Aktif dirençte bir artışla birlikte, akım gücünün maksimum değeri azalır ve büyük R değerlerinde rezonanstan bahsetmenin bir anlamı yoktur.

Şekil: 2. Kondansatör boyunca voltajın genliğinin emf frekansına bağlılığı:

1 - R1 devresinin direnci ile rezonans eğrisi;
2 - R2 devre direncinde rezonans eğrisi;

3 - devre direnci R3 ile rezonans eğrisi

Elektrik rezonans fenomeni, radyo iletişiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Farklı verici istasyonlarından gelen radyo dalgaları, radyo alıcısının antenindeki farklı frekansların alternatif akımlarını uyarır, çünkü her verici radyo istasyonu kendi frekansında çalışır.
Antene bir salınım devresi endüktif olarak bağlanmıştır. Elektromanyetik indüksiyonun bir sonucu olarak, karşılık gelen frekansların değişken emfleri ve aynı frekansların akım gücünün zorlanmış salınımları döngü bobininde görünür. Ancak sadece rezonansta, devredeki akımdaki dalgalanmalar ve devre üzerindeki voltaj önemli olacaktır. Bu nedenle, antende uyarılan tüm frekanslardan devre, yalnızca frekansı devrenin doğal frekansına eşit olan salınımları seçer. Devrenin istenen frekansa ω0 ayarlanması, genellikle kapasitörün kapasitansını değiştirerek gerçekleştirilir.

Bazı durumlarda, bir elektrik devresindeki rezonans zararlı olabilir. Bu nedenle, devre rezonans koşullarında çalışmak üzere tasarlanmamışsa, rezonans oluşumu bir kazaya yol açacaktır: yüksek voltajlar yalıtımın bozulmasına neden olacaktır. Bu tür kazalar, 19. yüzyılda, insanların elektriksel salınım yasaları hakkında zayıf fikirlerine sahip oldukları ve elektrik devrelerini nasıl hesaplayacaklarını bilmedikleri zaman sık sık meydana geldi.

İyi çalışmanızı bilgi tabanına göndermek basittir. Aşağıdaki formu kullanın

Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, yüksek lisans öğrencileri, genç bilim adamları size çok minnettar olacaklar.

Yayınlanan http://www.allbest.ru/

Rezonans. Uygulaması

Elektrikli salınımlı devrede rezonans harici alternatif voltajın frekansı, salınım devresinin doğal frekansı ile çakıştığı zaman, zorunlu akım dalgalanmalarının genliğinde keskin bir artış olgusu olarak adlandırılır.

rezonans voltajı elektrik tıbbı

Rezonans Kullanımı

Eczanede

Manyetik rezonans görüntüleme veya kısaltılmış adı MRI, radyasyon teşhisi için en güvenilir yöntemlerden biri olarak kabul edilir. Vücudun durumunu kontrol etmek için bu yöntemi kullanmanın bariz avantajı, iyonlaştırıcı radyasyon olmaması ve vücudun kas ve eklem sistemlerini incelerken oldukça doğru sonuçlar vermesi, omurga ve merkezi sinir sisteminin çeşitli hastalıklarını teşhis etmeye yüksek olasılıkla yardımcı olmasıdır.

Muayene sürecinin kendisi oldukça basit ve kesinlikle ağrısızdır - duyduğunuz her şey sadece yüksek bir sestir, ancak işlemden önce doktorun size vereceği kulaklıklar bundan iyi korunur. Önlenemeyecek yalnızca iki tür rahatsızlık vardır. Her şeyden önce, bu, sınırlı alanlardan korkan insanlar için geçerlidir - teşhis edilen hasta yatay bir yatağa uzanır ve otomatik röleler onu yaklaşık 20 dakika kaldığı güçlü bir manyetik alana sahip dar bir tüpün içinde hareket ettirir. Teşhis sırasında, sonuçları olabildiğince doğru almak için hareket etmemelisiniz. Küçük pelvis çalışmasında rezonans görüntülemenin neden olduğu ikinci rahatsızlık, dolu bir mesane ihtiyacıdır.

Sevdikleriniz teşhis sırasında hazır bulunmak istiyorsa, teşhis ofisinde davranış kurallarına aşina oldukları ve güçlü bir manyetik alana yakın oldukları için herhangi bir kontrendikasyonları olmayan bir bilgi belgesi imzalamaları gerekir. MRG kontrol odasında olmanın imkansızlığının nedenlerinden biri vücutta yabancı metal bileşenlerin varlığıdır.

Kullanımradyo iletişiminde rezonans kullanımı

Elektrik rezonans fenomeni, radyo iletişiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Farklı verici istasyonlarından gelen radyo dalgaları, radyo alıcısının antenindeki farklı frekansların alternatif akımlarını uyarır, çünkü her verici radyo istasyonu kendi frekansında çalışır. Antene bir salınım devresi endüktif olarak bağlanır (Şekil 4.20). Elektromanyetik indüksiyonun bir sonucu olarak, karşılık gelen frekansların değişken EMF'si ve aynı frekansların akım gücünün zorlanmış salınımları döngü bobininde görünür. Ancak sadece rezonansta, devredeki akımın salınımları ve içindeki voltaj önemli olacaktır, yani antende uyarılan çeşitli frekansların salınımlarından devre yalnızca frekansı doğal frekansına eşit olanları seçer. Döngünün istenen frekansa ayarlanması genellikle kapasitörün kapasitansı değiştirilerek yapılır. Bu genellikle radyonun belirli bir radyo istasyonuna ayarlanmasından oluşur. Elektrik devresinde rezonans olasılığını hesaba katma ihtiyacı. Bazı durumlarda, bir elektrik devresindeki rezonans çok zararlı olabilir. Devre rezonans koşulları altında çalışacak şekilde tasarlanmamışsa, rezonans bir kazaya neden olabilir.

Aşırı akımlar tellerin aşırı ısınmasına neden olabilir. Büyük gerilimler yalıtımın bozulmasına neden olur.

Bu tür kazalar, elektriksel salınım yasaları hakkında zayıf fikirlere sahip olduklarında ve elektrik devrelerini doğru bir şekilde nasıl hesaplayacaklarını bilmediklerinde, nispeten yakın zamanda meydana geldi.

Zorlanmış elektromanyetik salınımlarla, rezonans mümkündür - harici alternatif voltajın frekansı salınımların doğal frekansı ile çakıştığında akım ve voltajın salınımlarının genliğinde keskin bir artış. Tüm radyo iletişimi rezonans fenomenine dayanmaktadır.

Gerilim rezonansı

Elektrik gerilimlerinin rezonans olgusu, bir kapasitör (kapasitör), bir endüktans ve bir direnç (direnç) içeren bir seri salınımlı devrenin devresinde gözlenir. Salınım devresinin enerji beslemesini sağlamak için, seri devreye bir elektromotor kuvvet E kaynağı da dahil edilmiştir Kaynak, W frekansına sahip alternatif bir voltaj üretir Rezonansta, seri devrede dolaşan akım emf ile fazda olmalıdır. E. Bu, Z \u003d R + J (WL - 1 / WС) devresinin toplam direnci sadece aktifse, yani Z \u003d R. Eşitlik:

(L - 1 / WС) \u003d 0 (1),

salınımlı bir devrede rezonans için matematiksel bir koşuldur. Bu durumda devredeki akımın değeri I \u003d E / R olacaktır. Eşitliği (1) dönüştürürsek, şunu elde ederiz:

Bu ifadede W - devrenin rezonans frekansıdır.

Rezonans sürecinde, indüktör üzerindeki voltajın kapasitör üzerindeki voltaja eşit olması önemlidir ve:

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

Endüktans ve kapasitanstaki (manyetik ve elektrik alanları) toplam enerji toplamı sabittir. Bunun nedeni, bu alanlar arasında titreşimsel enerji alışverişinin gerçekleşmesidir. Toplam miktarı herhangi bir anda değişmez. Bu durumda, kaynağı E ile zincir arasında enerji değişimi gerçekleşmez. Bunun yerine, bir tür enerjinin diğerine sürekli dönüşümü vardır.

Salınımlı devreler için, reaktif elemandaki voltajın (kapasitans veya endüktans) ve devrenin giriş voltajının nasıl ilişkili olduğunu gösteren Q faktörü terimi kullanılır. Kalite faktörü aşağıdaki formülle hesaplanır:

Sıfır dirençli ideal bir seri devre için, rezonans başlangıcına sürekli salınımlar eşlik eder. Uygulamada, salınımların sönümlenmesi, devreyi bir rezonans frekansına sahip bir osilatörden besleyerek telafi edilir.

Gerilim rezonansının uygulanması

Titreşimsel rezonans fenomeni, radyo elektroniğinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle, herhangi bir radyo alıcısının giriş devresi ayarlanabilir bir salınımlı devredir. Kapasitörün kapasitansı ayarlanarak değiştirilen rezonans frekansı, alınacak radyo istasyonu sinyalinin frekansı ile çakışmaktadır.

Elektrik enerjisi endüstrisinde, eşlik eden aşırı gerilimler nedeniyle gerilim rezonansının ortaya çıkması, istenmeyen sonuçlarla doludur. Örneğin, uzun bir kablo hattı (dağıtılmış kapasitans ve endüktanslı bir salınım devresi olan), alıcı ucunda yüke bağlı olmayan bir jeneratöre veya bir ara transformatöre bağlanırsa (buna yüksüz mod denir), tüm devre bir rezonans durumunda olabilir. Böyle bir durumda, devrenin bazı bölümlerinde ortaya çıkan gerilmeler, hesaplananlardan daha yüksek olabilir. Bu, kablo yalıtımının bozulmasına ve arızalanmasına neden olabilir. Yardımcı yük kullanılarak bu durum engellenir.

Allbest.ru'da yayınlandı

Benzer belgeler

Elektrik ve manyetik alanların insan ve hayvan organizmaları üzerindeki biyolojik etkisi. Elektron paramanyetik rezonans fenomeninin özü. Metal içeren proteinlerin ESR çalışmaları. Nükleer manyetik rezonans yöntemi. NMR'nin tıpta kullanımı.

04/29/2013 tarihinde eklenen özet


AC elektrik devreleri, parametreleri. Rezonans olgusunun kavramı ve temel koşulları. Endüktif ve kapasitif dirençteki değişikliklerin özellikleri. Döngünün girişindeki akım ve voltaj arasındaki faz kaymasının frekansa bağımlılığının analizi.

test, 01/16/2010 eklendi


Seri bağlı aktif, endüktif ve kapasitif dirençlere sahip devre şeması. Akım ve gerilim düşüş değerlerinin hesaplanması. Gerilim rezonansı kavramı. Osiloskoptan ölçümler almak. Direncin giriş voltajının frekansına bağımlılığı.

laboratuvar çalışması, 07/10/2013 eklendi


Manyetik bir alanda çekirdeklerin uyarılması. Manyetik rezonans durumu ve nükleer gevşeme süreçleri. Bir moleküldeki parçacıkların spin-spin etkileşimi. Bir NMR spektrometresinin şematik diyagramı. 1H ve 13C NMR spektroskopisinin uygulanması Protonların ayrıştırılması için çeşitli yöntemler.

Özet, 23/10/2012 eklendi


Zorlanmış titreşimlerin özellikleri. Rezonans olgusu, yıkıcı olmayan yapıların yaratılması. Dökme malzemelerin ayrıştırılması için inşaatta, teknolojide titreşimlerin kullanılması. Titreşimlerin zararlı etkileri. Gemi atışları ve emzikler; antirezonans.

dönem ödevi, 21.03.2016 eklendi


Alternatif akım elektrik devresinde aktif, endüktif ve kapasitif direncin güç ve akım ve gerilim arasındaki faz kayması üzerindeki etkisinin belirlenmesi. Paralel bir salınım devresindeki rezonans olaylarının deneysel çalışması.

laboratuvar çalışması, 07/11/2013 eklendi


Faz rotorlu asenkron üç fazlı bir motorun araştırılması. Gerilim rezonansının incelenmesi için elemanların seri ve paralel bağlanması şeması. Gerilimlerin, akımların rezonansı. Voltaj rezonansında akıma karşı kapasitans.

laboratuvar çalışması, 05/19/2011 eklendi


R, L ve C'li elemanların seri ve paralel bağlantılı elektrik devresi, karşılaştırmalı özellikleri. Gerilim ve direnç üçgeni. Akım ve gerilim rezonansının kavramı ve özellikleri, regülasyonunun yönleri ve özellikleri.

Özet, 27.07.2013 eklendi


Bir direnç, endüktif bobin ve kapasitör seri olarak bağlandığında AC devresinde meydana gelen fiziksel olayların pratik doğrulaması ve belirlenmesi. Deneysel verilere dayalı bir vektör diyagramı çizen bir voltaj rezonansı elde etmek.

laboratuvar çalışması, 01/12/2010 eklendi


Kuantum mekaniği, fiziksel büyüklüklerin operatörlerini kullanarak süreçleri ifade eden soyut bir matematiksel teori olarak. Manyetik moment ve nükleer spin, özellikleri ve denklemleri. Termodinamik denge koşulları ve rezonans etkisinin kullanımı.