Rezonans təbiətdə ən çox rast gəlinən fiziki hadisələrdən biridir. Rezonans fenomeni mexaniki, elektrik və hətta istilik sistemlərində müşahidə edilə bilər. Rezonans olmasaydı, müasir tibbdə istifadə olunan ən təsirli diaqnostik sistemləri saymasaq, radio, televiziya, musiqi, hətta oyun meydançası yelləncəkləri də olmazdı. Elektrik dövrəsində ən maraqlı və faydalı rezonans növlərindən biri gərginlik rezonansıdır.
Rezonans dövrə elementləri
Rezonans fenomeni aşağıdakı komponentləri ehtiva edən RLC dövrəsində baş verə bilər:
- R - rezistorlar. Elektrik dövrəsinin sözdə aktiv elementləri ilə əlaqəli bu qurğular elektrik enerjisini istilik enerjisinə çevirir. Başqa sözlə, onlar dövrədən enerji çıxarır və onu istiliyə çevirirlər.
- L - endüktans. Induktivlikelektrik sxemləri - mexaniki sistemlərdə kütlə və ya ətalət analoqu. Bu komponent elektrik dövrəsində bəzi dəyişikliklər etməyə cəhd etməyincə çox nəzərə çarpmır. Mexanikada, məsələn, belə bir dəyişiklik sürətin dəyişməsidir. Elektrik dövrəsində, cərəyanın dəyişməsi. Hər hansı bir səbəbdən baş verərsə, endüktans dövrə rejimində bu dəyişikliyə qarşı çıxır.
- C elektrik enerjisini yayların mexaniki enerjini saxladığı kimi saxlayan cihazlar olan kondansatörlər üçün təyinatdır. İndüktör maqnit enerjisini cəmləşdirir və saxlayır, kondansatör isə yükü cəmləşdirir və bununla da elektrik enerjisini saxlayır.
Rezonans dövrə anlayışı
Rezonans dövrəsinin əsas elementləri endüktans (L) və tutumdur (C). Rezistor salınımları az altmağa meyllidir, buna görə də dövrədən enerji çıxarır. Salınımlı dövrədə baş verən prosesləri nəzərdən keçirərkən, biz buna müvəqqəti məhəl qoymuruq, lakin yadda saxlamaq lazımdır ki, mexaniki sistemlərdə sürtünmə qüvvəsi kimi dövrələrdəki elektrik müqaviməti də aradan qaldırıla bilməz.
Gərginlik rezonansı və cərəyan rezonansı
Əsas elementlərin necə bağlanmasından asılı olaraq rezonans dövrə ardıcıl və paralel ola bilər. Bir sıra salınan dövrə təbii tezliklə üst-üstə düşən siqnal tezliyi olan bir gərginlik mənbəyinə qoşulduqda, müəyyən şərtlərdə onda gərginlik rezonansı baş verir. Paralel qoşulmuş elektrik dövrəsində rezonansreaktiv elementlərə cari rezonans deyilir.
Rezonans dövrəsinin təbii tezliyi
Sistemin təbii tezliyində salınmasını təmin edə bilərik. Bunu etmək üçün əvvəlcə soldakı yuxarı şəkildə göstərildiyi kimi kondansatörü doldurmalısınız. Bu edildikdə, açar sağdakı eyni şəkildə göstərilən mövqeyə köçürülür.
"0" zamanında bütün elektrik enerjisi kondansatördə saxlanılır və dövrədə cərəyan sıfırdır (aşağıdakı şəkil). Diqqət yetirin ki, kondansatörün yuxarı lövhəsi müsbət, alt plitəsi isə mənfi yüklüdür. Dövrədəki elektronların salınımlarını görə bilmirik, lakin cərəyanı ampermetrlə ölçə və cərəyanın zamana qarşı təbiətini izləmək üçün osiloskopdan istifadə edə bilərik. Qeyd edək ki, bizim qrafikimizdə T bir rəqsi tamamlamaq üçün tələb olunan vaxtdır ki, bu da elektrik mühəndisliyində "rəylənmə dövrü" adlanır.
Cərəyan saat əqrəbi istiqamətində axır (aşağıdakı şəkil). Enerji kondansatördən induktivatora ötürülür. İlk baxışdan induktivliyin enerji ehtiva etməsi qəribə görünə bilər, lakin bu, hərəkət edən kütlədə olan kinetik enerjiyə bənzəyir.
Enerji axını yenidən kondansatora qayıdır, lakin nəzərə alın ki, kondansatörün polaritesi indi tərsinə çevrilib. Başqa sözlə, indi alt boşqab müsbət, üst boşqab isə mənfi yükə malikdir (Şəkilaşağı).
İndi sistem tamamilə tərsinə çevrilib və enerji kondansatördən induktivatora axmağa başlayır (aşağıdakı şəkil). Nəticədə, enerji tam olaraq başlanğıc nöqtəsinə qayıdır və dövrü yenidən başlamağa hazırdır.
Rənglənmə tezliyi aşağıdakı kimi təxmini edilə bilər:
F=1/2π(LC)0, 5,
burada: F - tezlik, L - endüktans, C - tutum.
Bu nümunədə nəzərdən keçirilən proses stress rezonansının fiziki mahiyyətini əks etdirir.
Stress Rezonans Tədqiqatı
Həqiqi LC dövrələrində həmişə kiçik bir müqavimət var ki, bu da hər dövrə ilə cərəyan amplitudasının artımını azaldır. Bir neçə dövrədən sonra cərəyan sıfıra enir. Bu təsir "sinusoidal siqnalın söndürülməsi" adlanır. Cərəyanın sıfıra enmə sürəti dövrədəki müqavimətin miqdarından asılıdır. Bununla belə, müqavimət rezonans dövrəsinin salınım tezliyini dəyişmir. Müqavimət kifayət qədər yüksək olarsa, dövrədə ümumiyyətlə sinusoidal salınım olmayacaq.
Aydındır ki, təbii rəqs tezliyi olan yerdə rezonans prosesinin həyəcanlanması ehtimalı var. Soldakı şəkildə göstərildiyi kimi, alternativ cərəyan (AC) enerji təchizatı seriyasına daxil etməklə bunu edirik. "Dəyişən" termini mənbənin çıxış gərginliyinin müəyyən bir dalğalandığını bildirirtezlik. Enerji təchizatının tezliyi dövrənin təbii tezliyinə uyğundursa, gərginlik rezonansı baş verir.
Baş vermə şərtləri
İndi biz stress rezonansının baş vermə şərtlərini nəzərdən keçirəcəyik. Son şəkildə göstərildiyi kimi, rezistoru döngəyə qaytardıq. Dövrədə bir rezistor olmadıqda, rezonans dövrəsində cərəyan dövrə elementlərinin parametrləri və enerji mənbəyinin gücü ilə müəyyən edilmiş müəyyən bir maksimum dəyərə qədər artacaqdır. Rezonans dövrəsində rezistorun müqavimətinin artırılması dövrədə cərəyanın tənəzzülə meylini artırır, lakin rezonans rəqslərinin tezliyinə təsir etmir. Bir qayda olaraq, rezonans dövrəsinin müqaviməti R=2(L/C)0, 5 şərtini ödədikdə gərginlik rezonansı rejimi baş vermir.
Radio siqnallarını ötürmək üçün gərginlik rezonansından istifadə
Stress rezonansı fenomeni təkcə maraqlı fiziki hadisə deyil. O, simsiz rabitə texnologiyasında - radio, televiziya, mobil telefoniyada müstəsna rol oynayır. Məlumatı simsiz ötürmək üçün istifadə edilən ötürücülər mütləq olaraq daşıyıcı tezliyi adlanan hər bir cihaz üçün xüsusi tezlikdə rezonans yaratmaq üçün nəzərdə tutulmuş sxemləri ehtiva edir. Transmitterə qoşulmuş ötürücü antenna ilə o, daşıyıcı tezliyində elektromaqnit dalğaları yayır.
Transceiver yolunun digər ucundakı antenna bu siqnalı qəbul edir və onu daşıyıcı tezliyində rezonans yaratmaq üçün nəzərdə tutulmuş qəbuledici dövrəyə ötürür. Aydındır ki, antena fərqli olaraq bir çox siqnal alırtezliklər, fon səs-küyünü qeyd etməmək. Qəbuledici cihazın girişində rezonans dövrəsinin daşıyıcı tezliyinə köklənmiş rezonans dövrəsinin olması səbəbindən qəbuledici bütün lazımsızları aradan qaldıraraq yeganə düzgün tezliyi seçir.
Amplituda modulyasiya edilmiş (AM) radio siqnalı aşkar edildikdən sonra ondan çıxarılan aşağı tezlikli siqnal (LF) gücləndirilir və səsi təkrar istehsal edən cihaza verilir. Bu, radio ötürülməsinin ən sadə formasıdır və səs-küyə və müdaxiləyə çox həssasdır.
Qəbul edilən məlumatın keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq üçün radiosiqnalın ötürülməsinin digər, daha təkmil üsulları işlənib hazırlanmış və uğurla istifadə olunur ki, onlar da köklənmiş rezonans sistemlərinin istifadəsinə əsaslanır.
Tezlik modulyasiyası və ya FM radio AM radio ötürülməsinin bir çox problemlərini həll edir, lakin bu, ötürmə sistemini xeyli çətinləşdirmək bahasına başa gəlir. FM radioda elektron yoldakı sistem səsləri daşıyıcı tezliyində kiçik dəyişikliklərə çevrilir. Bu çevrilməni həyata keçirən avadanlıq parçası "modulyator" adlanır və ötürücü ilə birlikdə istifadə olunur.
Müvafiq olaraq, siqnalı yenidən dinamik vasitəsilə səsləndirilə bilən formaya çevirmək üçün qəbulediciyə demodulyator əlavə edilməlidir.
Gərginlik rezonansından istifadə üçün daha çox nümunə
Gərginlik rezonansı əsas prinsip kimi zərərli və lazımsız siqnalları aradan qaldırmaq üçün elektrik mühəndisliyində geniş istifadə olunan çoxsaylı filtrlərin dövrəsinə də daxil edilmişdir.dalğaların hamarlanması və sinusoidal siqnalların yaradılması.
