Fizikte rezonans, bir sistemin titreşim genliklerinin keskin bir şekilde arttığı bir olgudur. Bu, doğal ve harici rahatsız edici frekanslar çakıştığında meydana gelir. Mekanikte buna bir örnek saatin sarkaçıdır. Benzer davranış, aktif, endüktif ve kapasitif yük 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 devrelerde meydana gelen süreçlerin anlamını anlamak için basit bir salınım devresinin şeması dikkate alınmalıdır. Sıradan bir sarkacın enerjiyi potansiyelden kinetik duruma dönüşümlü olarak aktarması gibi, bir kapasitans içinde biriken bir RCL devresindeki elektrik yükü endüktansa akar. Bundan sonra süreç ters yönde işliyor ve her şey yeniden başlıyor. Bu durumda, vektör diyagramı şuna benzer: kapasitif yük akımı gerilim yönünü π/2 açısı kadar yönlendirir, endüktif yük aynı açı kadar geride kalır ve aktif yük aynı fazdadır. Ortaya çıkan vektörün apsise göre Yunan harfi φ ile gösterilen bir eğimi vardır. Alternatif akım devresinde rezonans, sırasıyla φ = 0, cos φ = 1 olduğunda meydana gelir. Matematik dilinden çevrildiğinde, bu hesaplama, tüm elemanlardan geçen akımın, elektrik devresinin aktif bileşenindeki akımla aynı fazda olduğu anlamına gelir. .

Güç kaynağı sistemlerinde pratik uygulama

Teorik olarak tüm bu hesaplamalar anlaşılabilir ancak pratik açıdan ne anlama geliyor? Bir çok şey! Herkes, herhangi bir devredeki yararlı işin, gücün aktif bileşeni tarafından gerçekleştirildiğini bilir. Aynı zamanda, enerji tüketiminin büyük bir kısmı, herhangi bir işletmede çok sayıda bulunan elektrik motorlarından gelir ve tasarımlarında endüktif bir yükü temsil eden ve sıfırdan farklı bir φ açısı oluşturan sargılar içerirler. Akım rezonansının oluşması için, reaktansların vektör toplamları sıfır olacak şekilde telafi edilmesi gerekir. Uygulamada bu, akım vektöründe ters bir kayma yaratan bir kapasitörün açılmasıyla elde edilir.

Radyo alıcılarındaki akımların rezonansı

Akım rezonansının başka bir radyo mühendisliği uygulaması daha vardır. Her alıcı cihazın temelini oluşturan salınım devresi bir indüktör ve bir kapasitörden oluşur. Elektriksel kapasitans değerini değiştirerek, gerekli taşıyıcı frekansına sahip bir sinyalin seçici olarak alınmasını ve antende alınan, parazit dahil olmak üzere kalan tüm dalga bileşenlerinin bastırılmasını sağlamak mümkündür. Uygulamada, böyle bir değişken kapasitör, biri döndürüldüğünde diğerinin içine veya dışına hareket ederek elektrik kapasitansını artıran veya azaltan iki plaka kümesine benzer. Bu durumda bir akım rezonansı yaratılır ve radyo alıcısı istenen frekansa ayarlanır.

Endüktansı L, kapasitansı C ve direnci R olan bir salınım devresinde, serbest elektriksel salınımlar zayıflama eğilimindedir. Salınımların azalmasını önlemek için, devreyi periyodik olarak enerji ile doldurmak gerekir, ardından harici EMF değişkeni artık devredeki salınımları destekleyeceğinden, azalmayan zorlanmış salınımlar ortaya çıkacaktır.

Salınımlar, frekansı F salınım devresinin F rezonans frekansına çok yakın olan bir harici harmonik EMF kaynağı tarafından destekleniyorsa, o zaman devredeki elektriksel salınımların U genliği keskin bir şekilde artmaya başlayacaktır, yani, elektriksel rezonans olgusu.

Öncelikle alternatif akım devresindeki C kapasitörünün davranışını ele alalım. Eğer bir C kondansatörü bir jeneratöre bağlanırsa, uçlarındaki U voltajı harmonik kanuna göre değişir, o zaman kondansatörün plakalarındaki q yükü de harmonik kanuna göre değişecektir, I akımı da öyle. devre. Kapasitörün kapasitansı ne kadar büyük olursa ve ona uygulanan harmonik EMF'nin frekansı f ne kadar yüksek olursa, akım da o kadar büyük olacaktır.

Bu gerçekle bağlantılı olarak, alternatif akım devresine dahil ettiği, aktif direnç R gibi akımı sınırlayan, ancak aktif dirençle karşılaştırıldığında kapasitör dağılmayan kapasitör XC'nin sözde kapasitif reaktansı fikridir. ısı formunda enerji.

Aktif direnç enerjiyi dağıtıyor ve dolayısıyla akımı sınırlıyorsa, kapasitör akımı sınırlar çünkü jeneratörün periyodun dörtte birinde sağlayabileceğinden daha fazla şarjı karşılamak için zamanı yoktur ve periyodun sonraki çeyreğinde kapasitör dielektrikinin elektrik alanında biriken enerjiyi jeneratöre geri verir, yani akım sınırlı olmasına rağmen enerji dağılmaz (tellerdeki ve dielektrikteki kayıpları ihmal edeceğiz).

Şimdi alternatif akım devresindeki L endüktansının davranışını düşünün. Jeneratöre kapasitör yerine L endüktanslı bir bobin bağlanırsa, jeneratörden bobin terminallerine sinüzoidal (harmonik) bir EMF beslendiğinde, Kendinden kaynaklı emk, çünkü akım endüktans boyunca değiştiğinde, bobinin artan manyetik alanı akımın büyümesini engelleme eğilimindedir (Lenz yasası), yani bobinin alternatif akım devresine endüktif reaktans XL'yi getirdiği ortaya çıkar - buna ek olarak R kablosunun direnci.

Belirli bir bobinin endüktansı ne kadar büyükse ve jeneratör akımının frekansı F ne kadar yüksek olursa, endüktif reaktans XL o kadar yüksek ve I akımı o kadar düşük olur, çünkü akımın kendini kurmak için zamanı yoktur, çünkü kendi kendine endüktif Bobinin emk'si buna müdahale eder. Ve her çeyrekte bir, bobinin manyetik alanında biriken enerji jeneratöre geri döner (tellerdeki kayıpları şimdilik ihmal edeceğiz).

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

Endüktans ve kapasitans, kaynağın harmonik EMF periyodunun her çeyreğinde akıma zıt etki eder: kapasitörün plakalarında, akım azalsa da ve akım endüktans yoluyla arttığında, akım endüktif deneyimlese de direnç artar ve korunur.

Ve deşarj sırasında: kapasitörün deşarj akımı başlangıçta büyüktür, plakalarındaki voltaj büyük bir akım oluşturma eğilimindedir ve endüktans akımın artmasını engeller ve endüktans ne kadar büyük olursa deşarj akımı o kadar düşük olur. Bu durumda aktif direnç R tamamen aktif kayıplara neden olur. Yani, f kaynak frekansında Z, seri bağlı L, C ve R'nin toplam direnci şuna eşit olacaktır:

Ohm'un alternatif akım yasasından, zorlanmış salınımların genliğinin emk'nin genliği ile orantılı olduğu ve frekansa bağlı olduğu açıktır. Belirli bir frekanstaki endüktif ve kapasitif reaktansın birbirine eşit olması koşuluyla devrenin toplam direnci en küçük olacak ve akımın genliği en büyük olacaktır, bu durumda rezonans meydana gelecektir. Buradan itibaren şu şekildedir salınım devresinin rezonans frekansı formülü:

Bir EMF kaynağı, kapasitans, endüktans ve direnç birbirine seri olarak bağlandığında, böyle bir devredeki rezonansa seri rezonans veya voltaj rezonansı denir. Gerilim rezonansının karakteristik bir özelliği, kaynak emf'ye kıyasla kapasitans ve endüktans üzerindeki önemli gerilimlerdir.

Bu resmin nedeni belli. Ohm kanununa göre aktif direnç boyunca Ur, kapasitans boyunca Uc ve endüktans boyunca Ul voltajı olacaktır ve Uc'nin Ur'a oranını yaparak Q kalite faktörünün değerini bulabilirsiniz. Gerilim Kapasitans boyunca kaynağın emf'sinden Q kat daha büyük olacak, endüktansa aynı voltaj uygulanacaktır.

Yani, voltaj rezonansı, reaktif elemanlar üzerindeki voltajın Q katı kadar artmasına neden olur ve rezonans akımı, kaynağın emf'si, iç direnci ve R devresinin aktif direnci ile sınırlanacaktır. Seri devrenin rezonans frekansı minimumdur.

Gerilim rezonansı olgusu, örneğin, iletilen sinyalden belirli bir frekansın akım bileşenini ortadan kaldırmak gerekiyorsa, seri bağlı bir kapasitör ve bir indüktör zinciri alıcıya paralel olarak yerleştirilir, böylece kullanılır. bu LC zincirinin rezonans frekansının akımı onun aracılığıyla kapatılır ve alıcıya ulaşmaz.

Daha sonra LC devresinin rezonans frekansından uzak bir frekanstaki akımlar engellenmeden yüke geçecek ve yalnızca rezonans frekansına yakın akımlar LC devresi boyunca en kısa yolu bulacaktır.

Ya da tam tersi. Yalnızca belirli bir frekansta bir akımın geçmesi gerekiyorsa, LC devresi alıcıya seri olarak bağlanır, o zaman devrenin rezonans frekansındaki sinyal bileşenleri neredeyse kayıpsız olarak yüke geçecek ve frekanslar rezonans büyük ölçüde zayıflayacak ve yüke hiç ulaşamayacaklarını söyleyebiliriz. Bu prensip, ayarlanabilir bir salınım devresinin istenen radyo istasyonunun kesin olarak tanımlanmış bir frekansını alacak şekilde ayarlandığı radyo alıcılarına uygulanabilir.

Genel olarak elektrik mühendisliğinde voltaj rezonansı, aşırı voltajlara ve ekipman arızasına neden olduğundan istenmeyen bir olgudur.

Basit bir örnek, herhangi bir nedenle yüke bağlı olmayan ancak yine de bir ara transformatör tarafından çalıştırılan uzun bir kablo hattı olabilir. Dağıtılmış kapasitans ve endüktansa sahip böyle bir hat, eğer rezonans frekansı besleme ağının frekansı ile çakışıyorsa, basitçe kopacak ve arızalanacaktır. Kazara voltaj rezonansı nedeniyle kablonun tahrip olmasını önlemek için yardımcı bir yük kullanılır.

Ancak bazen voltaj rezonansı elimizde oluyor ve sadece radyolarda değil. Örneğin, kırsal alanlarda ağdaki voltajın öngörülemez bir şekilde düştüğü ve makinenin en az 220 voltluk bir voltaja ihtiyaç duyduğu görülür. Bu durumda voltaj rezonansı olgusu kurtarır.

Makineye seri olarak faz başına birkaç kapasitörün bağlanması yeterlidir (sürücü asenkron bir motorsa) ve böylece stator sargılarındaki voltaj artacaktır.

Burada, ağdaki voltaj düşüşünü, yani devreyi rezonansa biraz yaklaştırarak, sarımların endüktif reaktansı ile birlikte kapasitanslarını doğru bir şekilde telafi etmeleri için doğru sayıda kapasitör seçmek önemlidir. yük altında bile düşen voltajı artırabilir.

Bir EMF kaynağı, kapasitans, endüktans ve direnç paralel olarak bağlandığında, böyle bir devredeki rezonansa paralel rezonans veya akım rezonansı denir. Akım rezonansının karakteristik bir özelliği, kaynak akımıyla karşılaştırıldığında kapasitans ve endüktans yoluyla önemli akımların olmasıdır.

Bu resmin nedeni belli. Ohm kanununa göre aktif dirençten geçen akım U/R'ye, kapasitans U/XC'den, endüktans U/XL'den geçen akıma eşit olacaktır ve IL'nin I'ye oranını yaparak kalitenin değerini bulabilirsiniz. Q faktörü. Endüktanstan geçen akım, kaynak akımından Q kat daha büyük olacaktır, aynı akım her yarım döngüde kapasitörün içine ve dışına akacaktır.

Yani, akımların rezonansı, reaktif elemanlar aracılığıyla akımın Q katı kadar artmasına neden olur ve rezonans EMF'si, kaynağın EMF'si, iç direnci ve R devresinin aktif direnci ile sınırlanacaktır. rezonans frekansında paralel salınım devresinin direnci maksimumdur.

Gerilim rezonansına benzer şekilde akım rezonansı da çeşitli filtrelerde kullanılır. Ancak bir devreye dahil edildiğinde paralel devre, seri devrenin tersi yönde hareket eder: yüke paralel olarak kurulan paralel salınım devresi, devrenin rezonans frekansındaki akımın yüke geçmesine izin verecektir. çünkü devrenin kendi rezonans frekansındaki direnci maksimumdur.

Yükle seri olarak kurulan paralel bir salınım devresi, rezonans frekans sinyalini geçmeyecektir çünkü devre boyunca tüm voltaj düşecek ve yük, rezonans frekans sinyalinin küçük bir kısmını alacaktır.

Bu nedenle, radyo mühendisliğinde akım rezonansının ana uygulaması, tüp osilatörlerinde ve yüksek frekanslı amplifikatörlerde belirli bir frekanstaki akım için yüksek direnç yaratılmasıdır.

Elektrik mühendisliğinde, önemli endüktif ve kapasitif bileşenlere sahip yükler için yüksek güç faktörü elde etmek amacıyla akım rezonansı kullanılır.

Örneğin, nominal yükün altında bir yük altında çalışan asenkron motorların ve transformatörlerin sargılarına paralel bağlanan kapasitörlerdir.

Ekipmanın endüktif reaktansı, ağ frekansındaki bağlı kapasitörlerin kapasitif reaktansına eşit hale getirildiğinde, reaktif enerjinin kapasitörler ile kapasitörler arasında dolaşmasını sağladığında, tam olarak akım rezonansını (paralel rezonans) elde etmek için bu tür çözümlere başvurulur. ekipman ile ağ arasında değil; Böylece ağ yalnızca ekipman yüklendiğinde enerji sağlar ve aktif güç tüketir.

Ekipman boştayken ağ, ağ için çok büyük bir karmaşık direnci temsil eden ve azalmasına izin veren rezonans devresine (ekipmanın harici kapasitörleri ve endüktansı) paralel olarak bağlanır.

İyi çalışmanızı bilgi tabanına göndermek basittir. Aşağıdaki formu kullanın

Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, lisansüstü öğrenciler, genç bilim insanları size çok minnettar olacaklardır.

Yayınlanan http://www.allbest.ru/

Rezonans. Uygulaması

Bir elektriksel salınım devresinde rezonans harici alternatif voltajın frekansı salınım devresinin doğal frekansı ile çakıştığında, akım gücünün zorlanmış salınımlarının genliğinde keskin bir artış olgusudur.

rezonans voltajı elektrik tıbbı

Rezonansı Kullanma

Eczanede

Manyetik rezonans görüntüleme veya kısaltılmış adı MRI, radyasyon teşhisinin en güvenilir yöntemlerinden 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 ve çeşitli omurga hastalıklarının teşhisinde yüksek olasılıkla yardımcı olmasıdır. Merkezi sinir sistemi.

Muayene sürecinin kendisi oldukça basit ve kesinlikle ağrısızdır - tek duyacağınız yüksek sestir, ancak işlemden önce doktorun size vereceği kulaklıklar sizi bundan iyi koruyacaktır. Kaçınılması mümkün olmayan yalnızca iki tür rahatsızlık vardır. Her şeyden önce bu, kapalı alanlardan korkan insanlar için geçerlidir - teşhis konulan hasta yatay bir yatağa uzanır ve otomatik röleler onu güçlü bir manyetik alana sahip dar bir borunun içine hareket ettirir ve burada yaklaşık 20 dakika kalır. Teşhis sırasında sonuçların mümkün olduğu kadar doğru olması için hareket etmemelisiniz. Rezonans görüntülemenin pelvisi incelerken neden olduğu ikinci rahatsızlık, mesaneyi doldurma ihtiyacıdır.

Sevdikleriniz teşhis sırasında orada olmak isterlerse, teşhis odasındaki davranış kurallarını bildiklerini ve güçlü bir manyetik alana yakın olma konusunda herhangi bir kontrendikasyon taşımadıklarını belirten bir bilgilendirme belgesi imzalamaları gerekmektedir. MR kontrol odasında bulunamamanın nedenlerinden biri de vücutta yabancı metal bileşenlerin bulunmasıdır.

KullanılmışRadyo iletişiminde rezonansın kullanımı

Elektriksel rezonans olgusu radyo iletişiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Çeşitli verici istasyonlardan gelen radyo dalgaları, radyo anteninde farklı frekanslarda alternatif akımları harekete geçirir, çünkü her verici radyo istasyonu kendi frekansında çalışır. Antene endüktif olarak bir salınım devresi bağlanmıştır (Şekil 4.20). Döngü bobinindeki elektromanyetik indüksiyon nedeniyle, karşılık gelen frekansların alternatif emf'leri ve aynı frekansların akım gücünün zorlanmış salınımları ortaya çıkar. Ancak yalnızca rezonansta devredeki akımdaki ve içindeki voltajdaki dalgalanmalar önemli olacaktır, yani antende uyarılan çeşitli frekansların salınımlarından devre yalnızca frekansı kendi frekansına eşit olanları seçer. Devrenin istenen frekansa ayarlanması genellikle kapasitörün kapasitansının değiştirilmesiyle yapılır. Bu genellikle radyonun belirli bir radyo istasyonuna ayarlanmasını içerir. Bir elektrik devresinde rezonans olasılığını dikkate alma ihtiyacı. Bazı durumlarda elektrik devresindeki rezonans büyük zararlara neden olabilir. Devre rezonans koşulları altında çalışacak şekilde tasarlanmadıysa, bunun oluşması bir kazaya yol açabilir.

Aşırı yüksek akımlar tellerin aşırı ısınmasına neden olabilir. Yüksek voltajlar yalıtımın bozulmasına neden olur.

Bu tür kazalar genellikle nispeten yakın zamanda, insanların elektriksel salınım yasalarını yeterince anlamadığı ve elektrik devrelerini nasıl doğru şekilde hesaplayacaklarını bilmedikleri zamanlarda meydana geldi.

Zorla elektromanyetik salınımlarla rezonans mümkündür - harici alternatif voltajın frekansı salınımların doğal frekansıyla çakıştığında akım ve voltaj salınımlarının genliğinde keskin bir artış. Tüm radyo iletişimleri rezonans olgusuna dayanmaktadır.

Gerilim rezonansı

Elektrik voltajlarının rezonansı olgusu, bir kapasitör (kapasitör), endüktans ve dirençten (direnç) oluşan bir seri salınım devresinde gözlenir. Salınım devresine enerji sağlamak için, seri devrede bir elektromotor kuvvet kaynağı E de bulunur. Kaynak, W frekansına sahip bir alternatif voltaj üretir. Rezonansta, seri devrede dolaşan akım ile aynı fazda olmalıdır. emf. E. Bu, Z = R+J(WL - 1/WC) devresinin toplam direncinin yalnızca aktif olması durumunda sağlanır; Z=R. Eşitlik:

(L - 1/WC) = 0 (1),

bir salınım devresindeki rezonansın matematiksel koşuludur. Bu durumda devredeki akım değeri I = E/R olacaktır. Eşitliği (1) dönüştürürsek şunu elde ederiz:

Bu ifadede W - devrenin rezonans frekansıdır.

Rezonans sırasında endüktans üzerindeki voltajın kapasitör üzerindeki voltaja eşit olması önemlidir ve:

UL = U = WL * I = WLE/R

Endüktans ve kapasitanstaki (manyetik ve elektrik alanlar) enerjilerin toplam toplamı sabittir. Bu, bu alanlar arasında salınımlı bir enerji alışverişinin meydana gelmesiyle açıklanmaktadır. Herhangi bir andaki toplam miktarı değişmez. Bu durumda E kaynağı ile devre arasında enerji alışverişi olmaz. Bunun yerine, bir enerji türünün diğerine sürekli dönüşümü söz konusudur.

Salınımlı devreler için, reaktif elemandaki voltajın (kapasitans veya endüktans) devrenin giriş voltajıyla nasıl ilişkili olduğunu gösteren kalite faktörü terimi kullanılır. Kalite faktörü aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

Sıfır aktif dirençli ideal bir seri devre için rezonans oluşumuna sönümsüz salınımlar eşlik eder. Pratikte salınımların sönümlenmesi, devrenin bir salınım jeneratöründen rezonans frekansıyla beslenmesiyle telafi edilir.

Gerilim Rezonansının Uygulanması

Titreşim rezonansı olgusu radyo elektroniklerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle herhangi bir radyo alıcısının giriş devresi ayarlanabilir bir salınım devresidir. Kapasitörün kapasitansı ayarlanarak değişen rezonans frekansı, alınması gereken radyo istasyonu sinyalinin frekansıyla çakışır.

Elektrik enerjisi endüstrisinde, aşırı gerilimlere bağlı olarak gerilim rezonansının ortaya çıkması, istenmeyen sonuçlarla doludur. Örneğin, uzun bir kablo hattı (dağıtılmış kapasitans ve endüktansa sahip bir salınım devresidir) bir jeneratöre veya ara transformatöre bağlıysa ve alıcı uçtaki yüke bağlı değilse (buna yüksüz mod denir), tüm devre rezonans durumunda olabilir. Böyle bir durumda devrenin bazı kısımlarında ortaya çıkan gerilimler hesaplanandan daha yüksek olabilir. Bu, kablo yalıtımının bozulmasına ve arızalanmasına neden olabilir. Yardımcı yük kullanılarak bu durum önlenir.

Allbest.ru'da yayınlandı

...

Benzer belgeler

Elektrik ve manyetik alanların insan ve hayvanların vücudu üzerindeki biyolojik etkisi. Elektron paramanyetik rezonans olgusunun özü. Metal içeren proteinlerin EPR çalışmaları. Nükleer manyetik rezonans yöntemi. NMR'nin tıpta uygulanması.

özet, 29.04.2013 eklendi


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

test, 16.01.2010 eklendi


Seri bağlı aktif, endüktif ve kapasitif reaktansları içeren devre şeması. Akım ve gerilim düşümü değerlerinin hesaplanması. Gerilim rezonansı kavramı. Osiloskop okumalarının alınması. Direncin giriş voltajı frekansına bağımlılığı.

laboratuvar çalışması, eklendi 07/10/2013


Manyetik alanda çekirdeklerin uyarılması. Manyetik rezonans koşulları ve nükleer gevşeme süreçleri. Bir moleküldeki parçacıkların spin-spin etkileşimi. NMR spektrometresinin şematik diyagramı. 1H ve 13C NMR spektroskopisinin uygulamaları Proton ayırmanın çeşitli yöntemleri.

özet, 23.10.2012 eklendi


Zorlanmış salınımların özellikleri. Rezonans olgusu, tahribatsız yapıların yaratılması. Titreşimlerin inşaatta, teknolojide ve dökme malzemelerin sınıflandırılmasında kullanılması. Titreşimlerin zararlı etkileri. Geminin yunuslama ve dengeleyicileri; anti-rezonans.

kurs çalışması, eklendi 03/21/2016


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

laboratuvar çalışması, eklendi 07/11/2013


Sargı rotorlu asenkron üç fazlı motorun incelenmesi. Gerilim rezonansını incelemek için elemanların seri ve paralel bağlantı şeması. Gerilimlerin, akımların rezonansı. Gerilim rezonansında akımın kapasitansa bağımlılığı.

laboratuvar çalışması, eklendi 05/19/2011


R, L ve C elemanlarının seri ve paralel bağlanmasıyla elektrik devresi, karşılaştırmalı özellikleri. Gerilim ve direnç üçgeni. Akım ve gerilimlerin rezonansı kavramı ve özellikleri, regülasyonunun yönleri ve özellikleri.

özet, 27.07.2013 eklendi


Bir direnç, endüktif bobin ve kapasitör seri olarak bağlandığında alternatif akım devresinde meydana gelen fiziksel olayların pratik olarak test edilmesi ve belirlenmesi. Gerilim rezonansının elde edilmesi, deneysel verilere dayalı bir vektör diyagramının oluşturulması.

laboratuvar çalışması, eklendi 01/12/2010


Kuantum mekaniği, fiziksel nicelik operatörlerini kullanarak süreçleri ifade eden soyut bir matematik teorisidir. Manyetik moment ve nükleer spin, özellikleri ve denklemleri. Termodinamik denge koşulları ve rezonans etkisinin uygulanması.

>> Bir elektrik devresinde rezonans

§ 35 ELEKTRİK DEVRESİNDE REZONANS

Zorlanmış mekanik titreşimleri incelerken bu olguya aşina olduk rezonans. Sistemin salınımlarının doğal frekansı, dış kuvvetin değişim frekansı ile çakıştığında rezonans gözlenir. Sürtünme küçükse, rezonansta kararlı durum zorlanmış salınımların genliği keskin bir şekilde artar. Mekanik ve elektromanyetik salınımları tanımlamak için denklem biçimlerinin çakışması (bu devre belirli bir doğal salınım frekansına sahip bir salınım devresi ise, bir elektrik devresinde de rezonans olasılığı hakkında bir sonuca varmamızı sağlar.

Mekanik titreşimler sırasında rezonans, sürtünme katsayısının düşük değerlerinde açıkça ifade edilir. Bir elektrik devresinde, sürtünme katsayısının rolü aktif direnci R tarafından oynanır. Sonuçta, akım enerjisinin iletkenin (iletken) iç enerjisine dönüştürülmesine yol açan devrede bu direncin varlığıdır. ısınır). Bu nedenle, bir elektriksel salınım devresindeki rezonans, düşük aktif direnç R'de açıkça ifade edilmelidir.

Siz ve ben zaten aktif direncin küçük olması durumunda devredeki salınımların doğal döngüsel frekansının formülle belirlendiğini zaten biliyoruz.

Zorla elektromanyetik salınımlarla rezonans mümkündür - harici alternatif voltajın frekansı salınımların doğal frekansıyla çakıştığında akım ve voltaj salınımlarının genliğinde keskin bir artış. Tüm radyo iletişimleri rezonans olgusuna dayanmaktadır.

1. Rezonanstaki akımın genliği, aynı aktif dirence ve alternatif voltajın genliğine eşit sabit bir gerilime sahip bir devredeki doğru akımı aşabilir mi?
2. Rezonans sırasında akım ve gerilim salınımları arasındaki faz farkı nedir?
3. Devrenin rezonans özellikleri hangi koşullar altında en açık şekilde ifade edilir?

Myakishev G. Ya., Fizik. 11. sınıf: eğitici. genel eğitim için kurumlar: temel ve profil. seviyeler / G.Ya Myakishev, B.V. Bukhovtsev, V.M. Charugin; tarafından düzenlendi V. I. Nikolaeva, N. A. Parfentieva. - 17. baskı, revize edildi. ve ek - M.: Eğitim, 2008. - 399 s.: hasta.

11. sınıf fizik indir için takvim planına göre kitaplar ve ders kitapları, okul çocukları için çevrimiçi yardım

Ders içeriği ders notları destekleyici çerçeve ders sunumu hızlandırma yöntemleri etkileşimli teknolojiler Pratik görevler ve alıştırmalar kendi kendine test atölyeleri, eğitimler, vakalar, görevler ödev tartışma soruları öğrencilerden gelen retorik sorular İllüstrasyonlar ses, video klipler ve multimedya fotoğraflar, resimler, grafikler, tablolar, diyagramlar, mizah, anekdotlar, şakalar, çizgi romanlar, benzetmeler, sözler, bulmacalar, alıntılar Eklentiler özetler makaleler meraklı beşikler için püf noktaları ders kitapları temel ve ek terimler sözlüğü diğer Ders kitaplarının ve derslerin iyileştirilmesiDers kitabındaki hataların düzeltilmesi ders kitabındaki bir parçanın güncellenmesi, dersteki yenilik unsurları, eski bilgilerin yenileriyle değiştirilmesi Sadece öğretmenler için mükemmel dersler yılın takvim planı; metodolojik tartışma programları; Entegre Dersler

Fizik bilgisi ve bu bilimin teorisi doğrudan temizlik, onarım, inşaat ve makine mühendisliği ile ilgilidir. Bir seri RLC devresindeki akım ve gerilimlerin rezonansının ne olduğunu, oluşumunun ana koşulunun ne olduğunu ve hesaplamayı düşünmeyi öneriyoruz.

Rezonans nedir?

Olayın TOE ile tanımı: Elektriksel rezonans, bir elektrik devresinde belirli bir rezonans frekansında, devre elemanlarının direncinin veya iletkenliğinin bazı kısımlarının birbirini iptal etmesiyle meydana gelir. Bazı devrelerde bu durum, devrenin girişi ve çıkışı arasındaki empedansın neredeyse sıfır olması ve sinyal aktarım fonksiyonunun birliğe yakın olması durumunda meydana gelir. Bu durumda bu devrenin kalite faktörü çok önemlidir.

Rezonans belirtileri:

1. Akımın reaktif dallarının bileşenleri birbirine eşittir IPC = IPL, antifaz yalnızca girişteki net aktif enerji eşit olduğunda oluşur;
2. Bireysel dallardaki akım, belirli bir devrenin tüm akımını aşarken, dallar aynı fazdadır.

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

1. Tutarlı;
2. Paralel.

Seri rezonans için durum basittir ve minimum direnç ve sıfır faz ile karakterize edilir, reaktif devrelerde kullanılır ve ayrıca dallanmış devrelerde de kullanılır. Paralel rezonans veya RLC devresi kavramı, endüktif ve kapasitif girişlerin büyüklüğü eşit olduğunda ancak birbirlerinden 180 derecelik bir açıda oldukları için birbirlerini iptal ettiğinde ortaya çıkar. Bu bağlantının sürekli olarak belirtilen değere eşit olması gerekir. Daha geniş pratik uygulama alanı buldu. Sergilediği keskin minimum empedans birçok elektrikli ev aleti için faydalıdır. Minimumun keskinliği direnç değerine bağlıdır.

Bir RLC devresi (veya devresi), seri veya paralel bağlanmış bir direnç, indüktör ve kapasitörden oluşan bir elektrik devresidir. RLC paralel salınım devresi adını sırasıyla direnç, endüktans ve kapasitansı temsil eden fiziksel büyüklüklerin kısaltmasından alır. Devre akım için harmonik bir osilatör oluşturur. Yönlendirilmiş parçacıkların hareketi kaynak tarafından durdurulursa, devrede indüklenen akımın herhangi bir salınımı zamanla söner. Bu direnç etkisine zayıflama denir. Direncin varlığı aynı zamanda tepe rezonans frekansını da azaltır. Devreye bir direnç dahil edilmese bile, gerçek devrelerde bir miktar direnç kaçınılmazdır.

Başvuru

Neredeyse tüm güç elektrik mühendisliği böyle bir salınım devresini, örneğin bir güç transformatörünü kullanır. Devre aynı zamanda bir TV'nin, kapasitif jeneratörün, kaynak makinesinin, radyo alıcısının çalışmasını ayarlamak için de gereklidir; bazılarının dar bir frekans aralığını seçmeniz gereken televizyon yayın antenlerinin "eşleştirme" teknolojisi tarafından kullanılır. kullanılan dalgalar RLC devresi, alçak geçiren veya yüksek geçiren dağıtım sensörleri için bant geçiren filtre, çentik filtresi olarak kullanılabilir.

Rezonans, estetik tıpta (mikro akım terapisi) ve biorezonans teşhisinde bile kullanılmaktadır.

Akım rezonansının prensibi

Aşağıdaki diyagramda gösterildiği gibi, örneğin bir kapasitöre güç sağlamak için doğal frekansında bir rezonans veya salınım devresi yapabiliriz:

Bir kapasitöre güç vermek için devre

Anahtar titreşimin yönünden sorumlu olacaktır.

Devre: rezonans devre anahtarı

Kapasitör, zaman = 0 olduğu anda tüm akımı depolar. Devredeki salınımlar ampermetreler kullanılarak ölçülür.

Şema: rezonans devresindeki akım sıfırdır

Yönlendirilmiş parçacıklar sağa doğru hareket eder. İndüktör kapasitörden akım alır.

Devrenin polaritesi orijinal haline döndüğünde akım ısı değiştiriciye geri döner.

Artık yönlendirilen enerji kapasitöre geri dönüyor ve daire tekrar tekrarlanıyor.

Gerçek karma devre devrelerinde her zaman, yönlendirilen parçacıkların genliğinin her daireyle birlikte küçülmesine neden olan bir miktar direnç vardır. Plakaların polaritesindeki birkaç değişiklikten sonra akım 0'a düşer. Bu işleme sönümlü sinüs dalgası sinyali 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 çıkan enerjinin belirli bir frekansta salındığı anlamına gelir. Dirençteki bir artış, akım genliğinin maksimum boyutunun azaltılmasına yardımcı olur, ancak bu, rezonans frekansında bir değişikliğe yol açmaz. Ancak bir girdap akımı süreci oluşabilir. Oluştuktan sonra ağ kesintileri mümkündür.

Rezonans devre hesaplaması

Bu fenomenin, özellikle paralel bir bağlantı kullanılıyorsa, çok dikkatli bir hesaplama gerektirdiğine dikkat edilmelidir. Teknolojiye müdahaleyi önlemek için çeşitli formüller kullanmanız gerekir. İlgili bölümden fizikteki herhangi bir problemi çözerken işinize yarayacaktır.

Devredeki güç değerinin bilinmesi çok önemlidir. Bir rezonans devresinde harcanan ortalama güç, rms voltajı ve akımı cinsinden aşağıdaki şekilde ifade edilebilir:

R av = I 2 kontak * R = (V 2 kontak / Z 2) * R.

Aynı zamanda rezonanstaki güç faktörünün cos φ = 1 olduğunu unutmayın.

Rezonans formülünün kendisi aşağıdaki forma sahiptir:

ω 0 = 1 / √L*C

Rezonansta sıfır empedans aşağıdaki formül kullanılarak belirlenir:

F res = 1 / 2π √L*C

Salınımın rezonans frekansı aşağıdaki gibi tahmin edilebilir:

F = 1/2 r(LC) 0,5

Burada: F = frekans

L = endüktans

C = kapasite

Genel olarak, direnç (R) aşağıdaki gereksinimleri karşılayacak kadar düşük olmadığı sürece bir devre salınım yapmaz:

R = 2 (L/C) 0,5

Doğru veri elde etmek için elde edilen değerlerin hesaplamalardan dolayı yuvarlanmamasına çalışmalısınız. Birçok fizikçi aktif akımların vektör diyagramı adı verilen bir yöntemin kullanılmasını önermektedir. Cihazların doğru hesaplanması ve yapılandırılmasıyla alternatif akımdan iyi tasarruf elde edeceksiniz.