Резонанс в технике
Строя мосты, инженеры принимали в расчет только давление веса переходящих по ним людей и перевозимых грузов. Но неожиданные катастрофы доказали, что при сооружении мостов нужно считаться еще с какими-то другими воздействиями на их балки.
Однажды по висячему мосту близ Анжера (Франция) проходил отряд солдат, которые четко отбивали шаг, ударяя одновременно то правой, то левой ногой по настилу. Под ударами ног мост слегка раскачивался, но вдруг оборвались поддерживающие цепи, и мост вместе с людьми рухнул в реку. Погибло более двухсот человек.
Общественное мнение было возмущено. Строителей моста обвиняли в небрежности расчетов, в недопустимой экономии металла… Инженеры недоумевали: что вызвало обрыв цепей моста, прослужившего уже несколько десятков лет?
Как всегда, начались и споры. Старые практики, не раздумывая долго, утверждали, будто цепи перержавели и не выдержали тяжести солдат.
Однако осмотр оборванных цепей не подтвердил этого объяснения.
Так и не удалось тогда найти причину обрушения моста.
Прошло несколько десятков лет, и подобная же катастрофа повторилась в Петербурге.
Кавалерийская часть переходила по Египетскому мосту через Фонтанку. Лошади, обученные ритмическому шагу, одновременно ударяли копытами. Мост слегка покачивался в такт ударам. Неожиданно оборвались цепи, поддерживающие мост, и он вместе с всадниками рухнул в реку.
Снова разгорелись забытые споры. Необходимо было разрешить загадочную причину подобных катастроф, чтобы они больше не повторялись. Ведь мосты были правильно рассчитаны. Цепи должны были выдержать в несколько раз больший груз, чем вес переходивших по мостам людей и лошадей.
Какие же силы разорвали звенья цепей?
Некоторые инженеры догадывались, что обрушение мостов связано с ритмичностью ударов о настил.
Но почему катастрофы случались с висячими мостами? Почему по обыкновенным, балочным мостам безопасно переходят воинские пехотные и кавалерийские части?
Ответ на эти вопросы могло дать только изучение действия толчков при различной конструкции моста.
Балку висячего моста можно сравнить с доской, положенной концами на опоры. Когда на ней подпрыгивает мальчик, доска изгибается то вверх, то вниз. Если попасть в такт этих колебаний, то ее размахи будут становиться все больше и больше, пока наконец доска не переломится.
Балки висячего моста также могут колебаться, хотя это менее заметно на глаз. Мост близ Анжера колебался с периодом около 1,5 секунды. Когда по нему шли солдаты, ритм их шагов случайно попал в такт собственных колебаний его балок. Незаметные размахи становились все больше. Наконец цепи не выдержали и разорвались.
Совпадение периода колебаний тела с промежутком между возбуждающими их толчками получило название резонанса.
Очень интересный опыт, иллюстрирующий явление резонанса, сделал в свое время еще Галилей. Подвесив тяжелый маятник, он стал дышать на него, стараясь, чтобы промежутки между выдыханиями воздуха приходились в такт с собственными колебаниями маятника. Каждый выдох производил совершенно незаметный толчок.
С явлением резонанса нередко встречаются в технике. Оно могло бы например, возникнуть при переезде поезда по балочному мосту. Когда колеса паровоза или вагонов встречают стыки рельсов, они производят толчок, передающийся балкам. В балках начинаются колебания определенной частоты. Если бы толчки попали в такт колебаний балок, то возник бы опасный резонанс.
Чтобы избежать этого явления, инженеры проектируют мосты так, чтобы период их собственных колебаний был очень короток. В этом случае промежуток времени, в течение которого Колесо пробегает от одного стыка к другому, больше периода колебаний балок, и резонанса? не бывает.
В результате резонанса может раскачаться и тяжело нагруженное судно во время даже слабого волнения.
Равновесие судна зависит от относительного положения центра тяжести и так называемого центра давления. Вода давит со всех сторон на, погруженную в нее часть корпуса.
Пока корпус судна держится ровно, сила тяжести и давление прямо противоположны и уравновешивают друг друга. Но если судно почему-либо наклонилось, То центр давления переместится в сторону. Теперь на него действуют две силы — сила тяжести и давление. Они стремятся выправить положение судна. Вследствие этого судно выпрямится и по инерции качнется в другую сторону.
Так оно станет колебаться подобно маятнику. Это собственные колебания судна, возникающие под влиянием бортовых ударов волн. Если эти удары попадут в такт качки судна, то размахи судна будут все увеличиваться. Качка судна может стать опасной и даже послужить причиной его гибели.
Такая катастрофа и произошла с английским броненосцем «Кептен», спущенным на воду в 1870 году.
Это судно было одето в толстую стальную броню.
В невысоких тяжелых башнях броненосца были установлены крепостные орудия. Экипаж насчитывал 550 матросов и офицеров. Предполагалось, что «Кептен» будет одним из самых грозных броненосцев английского флота.
Толстая стальная броня, которой была обшита надводная часть корпуса, тяжелые башни и мощные артиллерийские орудия слишком повысили центр тяжести. В первую же бурю броненосец сильно накренился, лег на бок, опрокинулся вверх килем и пошел ко дну. Лишь немногим из его команды удалось спастись.
Явление резонанса в технике
Министерство сельского хозяйства РФ ФГБОУ ВПО
«Оренбургский Государственный Аграрный Университет»
Кафедра Физики
Реферат
По дисциплине «Физика»
«Явление резонанса в технике»
А.
Оренбург 2013
Содержание:
- Введение
- История возникновения электрического резонанса
- Понятие электрического резонанса
- Применение явления электрического резонанса в технике
- Заключение
- Список литературы
Введение
Явление резкого роста амплитуды вынужденных колебаний в случае, когда частота изменения внешней силы, которая действует на систему, совпадает с частотой свободных колебаний, называется резонансом (от латинского слова reѕonanѕ – тот, что откликается), а соответствующая частота – резонансной частотой.
В настоящее время специальные
электротехнические дисциплины ставят
задачи расчёта и исследования процессов,
характеризуемых токами, напряжениями,
мощностями, магнитными потоками и т.д.,
а также задачи расчёта и исследования
явлений, которые характеризуются напряжённостью
электрического и индукцией магнитного
полей, потоком мощности и т.
Развитие электротехники потребовало больших работ в области изучения и разработки электромагнитных явлений и их практического применения.
На современном этапе широкое развитие получили общие вопросы теории электрических цепей, явление резонанса имеющие большое значение почти для всех прикладных отраслей электротехники.
Во всех современных электротехнических устройствах, предназначенных для различных технических цепей, происходят те или иные энергетические преобразования.
Сегодня, явление электрического резонанса очень активно используют в радиотехнике, в прикладной акустике, в электротехнике, электронике и других отраслях.
История возникновения электрического резонанса
В 1900г. хорватский изобретатель (в то
время гражданин Австро-Венгерской империи)
Никола Тесла (1856-1943) продемонстрировал
в Нью-Йорке дистанционное радиоуправление
модели корабля и публично заявил о возможности
передачи электроэнергии через Атлантический
океан при помощи радиоволн.
В основе его
изобретения лежала идея электрического
резонанса. Свое устройство он назвал
“Мировая система”. Колоссальная
металлическая башня должна была аккумулировать
электроэнергию и посылать по строго направленному
лучу прямо “в руки” потребителю без
всяких проводов. Но… известный американский
миллиардер Джон Морган не стал финансировать
этот проект. Есть версия, что секрет передачи
электроэнергии без проводов Теслы выкупил
другой миллиардер – Форд, который опасался
громадных убытков от изобретения в своей
автомобильной индустрии.
Позднее, это послужило основанием в
1943 г. Верховному суду США принять решение
об аннулировании соответствующего патента
Г. Маркони, как не приоритетного в этой
области. Не так давно американские ученые
под руководством Джеймса Корума доказали,
что идея Теслы – не такая уж фантастика,
он действительно создал такое устройство…
Получая награды в честь своего 80-летия,
Hикола Тесла как-то обмолвился, что он
открыл метод выпрямления искривленного
пространства и еще некоторые вещи, включая
и крайне экономичное производство радия,
ценою 2 доллара за килограмм.
Также под
руководством Теслы уже в 1899 г. была сооружена
радиостанция мощностью 200 кВт в шт. Колорадо.
Понятие электрического резонанса
Явление возрастания амплитуды колебаний тока при совпадении частоты ω внешнего источника с собственной частотой ω0 электрической цепи называется электрическим резонансом. При резонансе
Сдвиг фаз φ между приложенным напряжением и током в цепи при резонансе обращается в нуль. Резонанс в последовательной RLC-цепи называется резонансом напряжений. Аналогичным образом с помощью векторной диаграммы можно исследовать явление резонанса при параллельном соединении элементов R, L и C (так называемый резонанс токов).
При последовательном резонансе (ω = ω0) амплитуды UC и UL напряжений на конденсаторе и катушке резко возрастают:
Понятие добротности RLC-контура:
Таким образом, при резонансе
амплитуды напряжений на конденсаторе
и катушке в Q раз превышают
амплитуду напряжения внешнего источника.
Рис.1. Резонансные кривые для контуров с различными значениями добротности Q
Рис. 1 иллюстрирует явление резонанса в последовательном электрическом контуре. На рисунке графически изображена зависимость отношения амплитуды UC напряжения на конденсаторе к амплитуде 0 напряжения источника от его частоты ω для различных значений добротности Q. Кривые на рисунке называются резонансными кривыми.
Рис.2. Модель. Вынужденные колебания в RLC-контуре
Можно показать, что максимум резонансных кривых для контуров с низкой добротностью несколько сдвинуты в область низких частот.
Таким образом, явление резонанса относится к наиболее важным с практической точки зрения свойствам электрических цепей. Оно заключается в том, что электрическая цепь, имеющая реактивные элементы обладает чисто резистивным сопротивлением.
Для определения условий возникновения режима резонанса в электрической цепи нужно:
- найти ее комплексное сопротивление или проводимость;
- выделить мнимую часть и приравнять
нулю.
Все параметры электрической цепи, входящие в полученное уравнение, будут в той или иной степени влиять на характеристики явления резонанса.
В электрических цепях резонанс может рассматриваться в задачах:
- анализа этого явления при вариации параметров цепи;
- синтеза цепи с заданными резонансными параметрами.
Электрические цепи с большим количеством реактивных элементов и связей могут представлять значительную сложность при анализе и почти никогда не используются для синтеза цепей с заданными свойствами, т.к. для них не всегда возможно получить однозначное решение. Поэтому на практике исследуются простейшие двухполюсники и с их помощью создаются сложные цепи с требуемыми параметрами.
Простейшими электрическими
цепями, в которых может возникать резонанс,
являются последовательное и параллельное
соединения резистора, индуктивности
и емкости. Соответственно схеме соединения,
эти цепи называются последовательным
и параллельным резонансным контуром.
Наличие резистивного сопротивления в
резонансном контуре по определению не
является обязательным, и оно может отсутствовать
как отдельный элемент (резистор). Однако
при анализе резистивным сопротивлением
следует учитывать, по крайней мере, сопротивления
проводников.
Применение явления электрического резонанса в технике
Любое упругое тело: мост, станина
машины, ее вал, корпус корабля или крыла
самолета является колебательной системой
и характеризуется собственными частотами
колебаний. Работа многих машин, механизмов,
станков, домов и других сооружений сопровождается
возникновением сил, которые периодически
изменяются и по направлению, и по значению.
Так, в поршневых машинах, к которым принадлежат
двигатели внутреннего сгорания и паровые
машины, вследствие возвратно-поступательного
движения некоторых частей (например,
поршня), выхлопа газа или пары возникают
периодически возбуждающие силы. Роторы
турбин, валы машин и т.п. практически невозможно
центрировать абсолютно точно.
Поэтому
во время обращения ротора или вала на
него действует не уравновешенная периодическая
сила, возбуждая колебание. Если частота
изменений направления силы совпадает
с собственной частотой свободных колебаний
машины, то амплитуда колебаний машины
может вырастить настолько, что это приведет
к ее разрушению, хотя напряжение в материале
и не превышает границы прочности при
статических нагрузках. Дело в том, что
железо, сталь и другие материалы в случае
сменных нагрузок быстрее или медленнее
теряют прочность, после чего внезапно
разрушаются.
Вынужденные колебания может
осуществлять не только машина в целом,
а и, что опаснее, отдельные ее части: диски
и лопатки турбин, крыла и оперение самолетов,
коленчатые валы двигателей, лопасти винтов
пароходов и т.п.. подобные колебания, если
не принять предупредительные меры, вследствие
возникновения резонанса могут стать
причиной разлада работы механизма, его
разрушение, а иногда и опасных аварий.
Статистика свидетельствует, что около
80 % разрушений и аварий в машиностроении
следствием недопустимых резонансных
колебаний.
Поэтому инженеры стремятся
так конструировать ту или другую установку,
машину или сооружение, чтобы не возникало
резких резонансных явлений ни в установке
или машине, ни в ее отдельных частях.
Вредные проявления резонанса приходится одолевать путем обработки металлов резанием. За определенным режимом резания на металлорежущих станках возбуждаются колебание инструмента и обрабатываемой детали, которая есть вредным для станков, и для обрабатываемых изделий. Если не отстранить причину возникновения этих колебаний, то ухудшается качество обработки деталей, точность изготовления изделий, быстрее снашивается станок и т.п..
В строительном деле также много внимания уделяют предотвращению возникновения резонанса. Здания, в которых установленные быстроходные машины, двигатели и верстать, фундаменты и перекрытия их, должны быть сооруженные так, чтобы исключить возможность возбуждения колебаний с частотой, которая равняется или близкая к частоте колебаний машины.
Чрезвычайно важным есть предотвращение
возникновения резонанса во время конструирования
и эксплуатации всех видов современного
транспорта.
Так, например, собственная
частота колебаний корпуса теплохода
или крыльев самолета должны существенно
отличаться от частоты колебаний, которые
могут быть возбуждены обращениям колеса
турбины, гребного винта или пропеллера.
Известные случаи, когда приходилось перестраивать
гигантские океанские лайнеры лишь потому,
что частота собственных колебаний корпуса
корабля совпадала с частотой изменений
силы, которая возникала во время работы
двигателя.
Существуют два основных метода предотвращения резонанса:
А) обеспечение такого режима работы системы, в котором частота силы и собственная частота колебаний системы существенным образом отличаются по значению. Скажем, скорость обращения современных паровых турбин значительно превышает так называемую критическую скорость, которая отвечает резонансу;
б) увеличение затухания колебаний системы. Для этого увеличивают трение в системе, применяют специальные загасники колебаний, или демпферы.
Понятно, что явление резонанса
имеет и полезное применение, когда необходимо
достать в системе по возможности большие
колебания (в музыкальных инструментах,
громкоговорителях и т.
п.). Человеческое
ухо воспринимает звуки вследствие резонанса
колебаний в ушной раковине. Особенно
широкого явление резонанса используется
в радиотехнике для усиления колебаний.
Резонанс дает возможность отделить сигналы
данной радиостанции от сигналов других,
одновременно работающих радиостанция.
С этими применениями резонанса вы ознакомитесь
позднее.
Явление резонанса используется
в строении частотомера
– приборов для измерения частоты сменного
тока, а также для измерения частоты механических
колебаний системы. Частотомер состоит
из набора «язычков» – упругих пластинок,
прикрепленных винтами к общей планке
(рис. 2). Каждая пластинка имеет определенную
собственную частоту колебаний, которая
зависит от ее упругих свойств, длины и
массы. Пружины добираются так, чтобы их
собственные частоты образовывали ряд
целых чисел. К общей планке прикрепляется
также якорь, размещенный над полюсом
электромагниту. Если по обмотке электромагниту
пропускать сменный ток, то якорь начнет
колебаться и вызовет тем самым колебание
прикрепленных пластинок.
И лишь та пластинка,
собственная частота колебаний которой
совпадает с частотой колебаний планки
(настроенная в резонанс), будет иметь
большую амплитуду колебаний. Это и дает
возможность определить частоту сменного
тока.
Этот самый прибор может быть использован и для измерения частоты механических колебаний машины или механизма. Для этого следует прикрепить планку частотомера. К той части машины, колебание которой надо исследовать. Пластинка, частота собственных колебаний которой ближайшая к частоте колебаний машины, попадет в резонанс, и в пластинке возникнут значительные колебания, которые легко заметить.
К явлению резонанса удаются
водители и пассажиры транспорта, который
погряз в снегу или на мокрой грунтовой
дороге. Каждый раз, когда не можно ожидать
быстрое прибытие спасательных средств,
они, раскачивая машину, стремятся прикладывать
усилие в такт с собственной частотой
колебаний машины при данных условиях,
т.е. стремятся ввести колебание машины
в резонанс, поскольку амплитуда колебаний
при этом будет максимальной.
В большинстве
случаев это приносит успех и путешествие
продлевается.
Заключение
В результате изучения явления электрического резонанса мы выяснили, что данное явление стало фундаментально использоваться в начале XX века в изобретениях Николы Тесла. Изобретатель продемонстрировал дистанционное радиоуправление модели корабля и публично заявил о возможности передачи электроэнергии через Атлантический океан при помощи радиоволн. В основе его изобретения лежала идея электрического резонанса.
5 Применение резонансных цепей| Техник по электронике GBC
26 января 2022 г.
Для многих глобальное общение является чем-то само собой разумеющимся; и, как и многие другие технологии, которые помогают формировать наш мир, существует значительный разрыв между передачей знаний о технологии и тем, как она работает на самом деле.
Эта статья призвана пролить свет на то, как работают резонансные цепи и как они влияют на способы обмена и потребления информации по всему миру.
Резонансные контуры: Назад к основам
Понимание множества применений резонансных контуров — это одно, но совсем другое — понять, из чего состоит резонансный контур и как он работает. Начнем с рассмотрения того, как создается резонансный контур.
Электрическая катушка на печатной плате
Чтобы резонансный контур работал, индуктивное и емкостное реактивное сопротивление контура должны быть в состоянии равновесия. Это состояние равновесия позволяет использовать эти элементы схемы в ряде приложений электрического резонанса; по мере увеличения частоты тока решающее равновесие нарушается. Когда частота увеличивается, увеличивается и индуктивное сопротивление. Однако емкостной резонанс идет в противоположном направлении. Точка, в которой емкостной резонанс и индуктивное сопротивление находятся в гармонии, известна как резонансная частота.
При подаче электрического тока энергия, содержащаяся в резонансном контуре, будет одновременно накапливаться в виде электростатического заряда внутри конденсатора и в виде магнитного поля вокруг индуктора.
Благодаря сопротивлению заряд будет медленно уменьшаться, пока не перестанет существовать. Однако, если в цепь непрерывно подается электрический ток, возникает состояние, известное как «колебание».
Существуют также различные виды резонансных контуров, с которыми вы, возможно, уже знакомы: последовательные резонансные контуры и параллельные резонансные контуры. Когда резонанс возникает в цепях, где конденсаторы и катушки индуктивности соединены последовательно, это последовательная цепь. Последовательные цепи также иногда восхитительно называют «гирляндными цепями», поскольку они имеют сходство с гирляндой из ромашек. Параллельный резонанс — это когда резонанс возникает в цепях, где конденсаторы и катушки индуктивности соединены параллельно. При параллельном соединении ко всем компонентам прикладывается одинаковое напряжение, как это видно из закона тока Кирхгофа. Закон гласит, что «для любого узла электрической цепи сумма токов, втекающих в этот узел, равна сумме токов, вытекающих из этого узла».
, чтобы еще больше различать эти две цепи, мы можем использовать лампочки в качестве примера. Если каждая лампочка соединена проводом, и провод ведет к одному выключателю, это считается последовательностью. Если лампочки подключены к выключателю индивидуально, но не соединены друг с другом напрямую, они считаются параллельными. При обрыве одной лампочки в последовательной цепи размыкается вся цепь. Но в параллельной цепи, если одна лампочка сломается, по крайней мере еще одна будет работать.
Применение резонансных цепей
Давайте рассмотрим пять применений резонансных цепей и то, как они появляются в нашей повседневной жизни
Радиопередачи и телевизионные передачи
Большинство из нас столкнется с использованием резонансного контура, когда попытается настроиться на радиочастоту или поймать аналоговую телевизионную станцию. При этом мы подстраиваем частоту так, чтобы элементы резонансного контура находились в равновесии. В радиоприемнике схема настройки подключена к антенне автомобиля.
Антенна принимает электромагнитные волны различной частоты, передаваемые разными станциями в определенном диапазоне. Когда вы поворачиваете циферблат, частоты, генерируемые антенной, будут иметь ту же частоту, что и местная радиостанция. Это означает, что схема настройки в радиоприемнике будет пропускать только ток, частота которого соответствует частоте схемы, что, в свою очередь, позволяет вам слушать кристально чистый сигнал выбранной вами станции.
Системы обработки сигналов и связи
Телевизионные и радиосигналы являются примером применения эффекта резонанса, с которым многие из нас хорошо знакомы, но есть и много других приложений, в которых резонансные схемы играют важную роль. Показательный пример: оптоволоконная передача данных. Волоконно-оптическая связь используется для передачи видео, телеметрии и голосовых данных по всему миру. Инфракрасный свет передается по оптическому кабелю, при этом свет несет информацию, также известную как несущая волна.
Причина, по которой оптоволокно используется вместо электрических кабелей, заключается в том, что оно невосприимчиво к электромагнитным помехам. Он также лучше справляется с высокой пропускной способностью и большими расстояниями.
Увеличение напряжения
Когда полное сопротивление цепи меньше емкостного или индуктивного сопротивления на резонансной частоте, напряжение питания (развиваемое на сопротивлении цепи) будет меньше любого из противодействующих реактивных напряжений VC или VL. Этот эффект, когда внутренние реактивные напряжения компонентов превышают напряжение питания, известен как увеличение напряжения, и с ним связано несколько преимуществ. Например, когда цепь сконфигурирована последовательно, ее можно использовать для увеличения амплитуды напряжения сигнала. Когда речь идет о напряжениях сигнала переменного тока, увеличение напряжения можно выполнять пассивно, то есть амплитуду сигнала можно увеличить без соразмерного увеличения.
увеличение потребляемой мощности.
Увеличение напряжения очень полезно и особенно часто используется в радиоантеннах. Радиоприемники увеличивают амплитуду напряжения принимаемого сигнала до того, как он поступит на транзисторные усилители в цепи. Кроме того, увеличение напряжения не требует внешнего источника питания, что делает его еще более выгодным.
Индукционный нагрев
Как правило, система индукционного нагрева зависит от доступа к источнику питания, цепи, содержащей согласующее сопротивление, резонансной цепи и аппликатора. В этом случае резонансный контур обычно настраивается параллельно; внутри этой цепи конденсаторы и катушки индуктивности будут накапливать электростатическую и электромагнитную энергию соответственно. Как только цепь достигает резонансной частоты, элементы будут передавать энергию туда и обратно. Поскольку схема настроена параллельно, это преобразование будет происходить при очень большом токе. Энергия теряется в виде тепла в конденсаторе, что приводит к индукционному нагреву.
Индукционный нагрев используется во многих промышленных процессах и является быстрым способом нагрева металлов. Техники могут использовать устройства индукционного нагрева для создания электрического тока в металлическом объекте, вырабатывающего тепло. Это полезно, потому что тогда металл становится достаточно гибким, чтобы его можно было использовать для механической обработки.
Цепи генератора
В отличие от других приложений, кварцевый генератор представляет собой электронную схему генератора, которая используется для создания электрического сигнала с заданной частотой. Эта частота обычно используется для отслеживания времени и используется в ряде различных часов. Кварцевый осциллятор работает по принципу, известному как обратный пьезоэлектрический эффект. Проще говоря, электрическое поле вызывает механическую деформацию кристаллического материала. Эта деформация вызывает вибрацию механического резонанса материала с очень определенной частотой.
Общие области применения генераторных цепей включают в себя сигналы тревоги или зуммеры в часах или других устройствах. Их можно даже найти в развлекательных или декоративных продуктах, таких как танцевальные огни.
Резонанс формирует наш мир
Понимание основных технологий, влияющих на нашу жизнь, может оказаться непростой задачей. Хотя многие могут считать их само собой разумеющимся, резонансные цепи необходимы для технологий, которые мы все используем ежедневно. Чтобы расширить то, что вы уже знаете о резонансных цепях, подумайте о том, чтобы подать заявку на участие в нашей программе обучения техников-электронщиков. Вы получите практический опыт работы в онлайн-среде и будете расти в этой увлекательной сфере.
Комментарии
ТЕХНИК ПО ЭЛЕКТРОНИКЕ И РОБОТОТЕХНИКЕ
Представлено Irvin s. s Briggs (не проверено) пт, 11.02.2022 – 20:11
Я ПОЛУЧУ МНОГО ЗНАНИЙ ИЗ ВАШЕЙ ПРОГРАММЫ
6.
4: Приложения Resonance — Workforce LibreTexts- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 1419
- Тони Р. Купхальдт
- Schweitzer Engineering Laboratories через All About Circuits2
Пока что явление резонанса кажется бесполезным любопытством или, в лучшем случае, неприятностью, которую следует избегать (особенно если последовательный резонанс вызывает короткое замыкание в нашем источнике переменного напряжения!). Однако, это не так. Резонанс является очень ценным свойством реактивных цепей переменного тока, используемых в различных приложениях.
Одним из применений резонанса является создание условий стабильной частоты в цепях, предназначенных для генерации сигналов переменного тока.
Обычно для этой цели используется параллельная (резервуарная) схема, в которой конденсатор и индуктор напрямую соединены вместе, обмениваясь энергией между собой. Подобно тому, как маятник можно использовать для стабилизации частоты колебаний часового механизма, так и колебательный контур можно использовать для стабилизации электрической частоты цепи генератора переменного тока . Как было отмечено ранее, частота, устанавливаемая колебательным контуром, зависит исключительно от значений L и C, а не от величин напряжения или тока, присутствующих в колебаниях: (рисунок ниже)Резонансный контур служит источником стабильной частоты.
Еще одно применение резонанса — в приложениях, где желательны эффекты значительного увеличения или уменьшения импеданса на определенной частоте. Резонансный контур можно использовать для «блокировки» (предоставления высокого импеданса) частоте или диапазону частот, таким образом, действуя как своего рода частотный «фильтр», выделяющий определенные частоты из смеси других.
На самом деле, эти конкретные схемы называются фильтры , и их конструкция сама по себе представляет собой дисциплину изучения: (рисунок ниже)Резонансный контур служит фильтром.
По сути, это то, как схемы аналогового тюнера радиоприемника работают для фильтрации или выбора частоты одной станции из смеси сигналов различных частот радиостанций, перехватываемых антенной.
- Резонанс можно использовать для поддержания колебаний в цепи переменного тока с постоянной частотой, так же как маятник можно использовать для поддержания постоянной скорости колебаний в хронометрическом механизме.
- Резонанс можно использовать из-за свойств импеданса: либо резко увеличивать, либо уменьшать импеданс для определенных частот. Схемы, предназначенные для выделения определенных частот из смеси различных частот, называются фильтрами .
Эта страница под названием 6.4: Applications of Resonance распространяется в соответствии с лицензией GNU Free Documentation License 1.
