Resonance ni mojawapo ya matukio ya kawaida ya kimaumbile katika asili. Jambo la resonance linaweza kuzingatiwa katika mifumo ya mitambo, umeme na hata ya joto. Bila resonance, hatungekuwa na redio, televisheni, muziki, na hata swings za uwanja wa michezo, bila kutaja mifumo yenye ufanisi zaidi ya uchunguzi inayotumiwa katika dawa za kisasa. Mojawapo ya aina ya kuvutia zaidi na muhimu ya resonance katika saketi ya umeme ni resonance ya voltage.
Vipengee vya saketi ya resonant
Tukio la mwangwi linaweza kutokea katika kinachojulikana kama saketi ya RLC iliyo na viambajengo vifuatavyo:
- R - vipingamizi. Vifaa hivi, vinavyohusiana na kinachojulikana vipengele vya kazi vya mzunguko wa umeme, kubadilisha nishati ya umeme katika nishati ya joto. Kwa maneno mengine, huondoa nishati kutoka kwa saketi na kuibadilisha kuwa joto.
- L - uingizaji. Uingizaji ndaninyaya za umeme - analog ya molekuli au inertia katika mifumo ya mitambo. Sehemu hii haionekani sana katika mzunguko wa umeme hadi ujaribu kufanya mabadiliko fulani kwake. Katika mechanics, kwa mfano, mabadiliko hayo ni mabadiliko ya kasi. Katika mzunguko wa umeme, mabadiliko ya sasa. Ikitokea kwa sababu yoyote ile, inductance itapinga mabadiliko haya katika hali ya mzunguko.
- C ni jina la vidhibiti, ambavyo ni vifaa vinavyohifadhi nishati ya umeme kama vile chemichemi huhifadhi nishati ya kiufundi. Kiindukta huzingatia na kuhifadhi nishati ya sumaku, ilhali capacitor hukaza chaji na hivyo kuhifadhi nishati ya umeme.
Dhana ya saketi ya resonant
Vipengele muhimu vya saketi ya resonant ni inductance (L) na capacitance (C). Upinzani huwa na unyevu wa oscillations, hivyo huondoa nishati kutoka kwa mzunguko. Tunapozingatia michakato inayotokea katika mzunguko wa oscillatory, tunaipuuza kwa muda, lakini ni lazima ikumbukwe kwamba, kama nguvu ya msuguano katika mifumo ya mitambo, upinzani wa umeme katika saketi hauwezi kuondolewa.
Mlio wa voltage na mlio wa sasa
Kulingana na jinsi vipengele muhimu vinavyounganishwa, saketi ya resonant inaweza kuwa mfululizo na sambamba. Wakati mzunguko wa mzunguko wa oscillatory unaunganishwa na chanzo cha voltage na mzunguko wa ishara unaofanana na mzunguko wa asili, chini ya hali fulani, resonance ya voltage hutokea ndani yake. Resonance katika mzunguko wa umeme na sambamba kushikamanavipengele tendaji huitwa mlio wa sasa.
Marudio asilia ya saketi ya resonant
Tunaweza kufanya mfumo kuzunguka kwa kasi yake ya asili. Ili kufanya hivyo, kwanza unahitaji kuchaji capacitor, kama inavyoonyeshwa kwenye takwimu ya juu upande wa kushoto. Hili linapofanywa, ufunguo huhamishwa hadi kwenye nafasi iliyoonyeshwa kwenye mchoro sawa upande wa kulia.
Kwa wakati "0", nishati yote ya umeme huhifadhiwa kwenye capacitor, na sasa katika saketi ni sifuri (takwimu iliyo hapa chini). Kumbuka kwamba sahani ya juu ya capacitor ina chaji chanya wakati sahani ya chini ina chaji hasi. Hatuwezi kuona oscillations ya elektroni katika mzunguko, lakini tunaweza kupima sasa na ammeter, na kutumia oscilloscope kufuatilia asili ya sasa dhidi ya wakati. Kumbuka kuwa T kwenye grafu yetu ndio muda unaohitajika ili kukamilisha oscillation moja, ambayo katika uhandisi wa umeme huitwa "oscillation period".
Ya sasa inatiririka kisaa (picha hapa chini). Nishati huhamishwa kutoka kwa capacitor hadi inductor. Kwa mtazamo wa kwanza, inaweza kuonekana kuwa ya kushangaza kuwa kipenyo kina nishati, lakini hii ni sawa na nishati ya kinetiki iliyo katika misa inayosonga.
Mtiririko wa nishati hurudi kwenye capacitor, lakini kumbuka kuwa polarity ya capacitor sasa imebadilishwa. Kwa maneno mengine, bati la chini sasa lina chaji chanya na bati la juu lina chaji hasi (Mchorochini).
Sasa mfumo umebadilishwa kabisa na nishati inaanza kutiririka kutoka kwa capacitor kurudi kwenye kiindukta (takwimu iliyo hapa chini). Kwa hivyo, nishati hurudi kabisa kwenye mahali ilipoanzia na iko tayari kuanza mzunguko tena.
Marudio ya oscillation yanaweza kukadiriwa kama ifuatavyo:
F=1/2π(LC)0, 5,
wapi: F - frequency, L - inductance, C - capacitance.
Mchakato unaozingatiwa katika mfano huu unaonyesha kiini halisi cha msongo wa mawazo.
Stress Resonance
Katika saketi halisi za LC, daima kuna kiasi kidogo cha upinzani, ambayo hupunguza ongezeko la amplitude ya sasa kwa kila mzunguko. Baada ya mizunguko kadhaa, sasa inapungua hadi sifuri. Athari hii inaitwa "sinusoidal signal damping". Kiwango ambacho sasa huharibika hadi sifuri inategemea kiasi cha upinzani katika mzunguko. Hata hivyo, upinzani haubadili mzunguko wa oscillation wa mzunguko wa resonant. Ikiwa upinzani ni wa juu vya kutosha, hakutakuwa na msisimko wa sinusoidal kwenye saketi hata kidogo.
Ni wazi, ambapo kuna masafa ya asili ya oscillation, kuna uwezekano wa msisimko wa mchakato wa resonant. Tunafanya hivyo kwa kujumuisha usambazaji wa umeme wa mkondo mbadala (AC) katika mfululizo, kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro upande wa kushoto. Neno "kigeu" linamaanisha kuwa voltage ya pato ya chanzo inabadilika na fulanimasafa. Ikiwa marudio ya usambazaji wa nishati yanalingana na mzunguko wa asili wa mzunguko, resonance ya voltage hutokea.
Masharti ya matukio
Sasa tutazingatia masharti ya kutokea kwa sauti ya mkazo. Kama inavyoonekana kwenye picha ya mwisho, tumerudisha kipingamizi kwenye kitanzi. Kwa kutokuwepo kwa kupinga katika mzunguko, sasa katika mzunguko wa resonant itaongezeka kwa thamani fulani ya juu iliyopangwa na vigezo vya vipengele vya mzunguko na nguvu za chanzo cha nguvu. Kuongezeka kwa upinzani wa kupinga katika mzunguko wa resonant huongeza tabia ya sasa katika mzunguko wa kuoza, lakini haiathiri mzunguko wa oscillations ya resonant. Kama sheria, hali ya resonance ya voltage haifanyiki ikiwa upinzani wa mzunguko wa resonance unakidhi hali R=2(L/C)0, 5.
Kutumia mwangwi wa volti kusambaza mawimbi ya redio
Hali ya mwonekano wa mfadhaiko sio tu jambo la kushangaza la kimwili. Inachukua nafasi ya kipekee katika teknolojia ya mawasiliano ya wireless - redio, televisheni, simu za mkononi. Visambazaji vinavyotumiwa kusambaza habari bila waya lazima ziwe na saketi zilizoundwa ili kutoa sauti kwa masafa mahususi kwa kila kifaa, kinachoitwa frequency ya mtoa huduma. Kwa antena inayotuma iliyounganishwa kwenye kisambaza data, hutoa mawimbi ya sumakuumeme kwa masafa ya mtoa huduma.
Antena iliyo upande wa pili wa njia ya kipitisha data hupokea mawimbi haya na kulisha kwenye saketi inayopokea, iliyoundwa ili kutoa sauti kwa marudio ya mtoa huduma. Kwa wazi, antenna hupokea ishara nyingi kwa tofautimasafa, bila kusahau kelele ya chinichini. Kutokana na kuwepo kwa mzunguko wa resonant kwenye pembejeo ya kifaa cha kupokea, kilichowekwa kwa mzunguko wa carrier wa mzunguko wa resonant, mpokeaji huchagua mzunguko sahihi pekee, akiondoa yote yasiyo ya lazima.
Baada ya kugundua mawimbi ya redio ya amplitude (AM), mawimbi ya masafa ya chini (LF) inayotolewa humo hukuzwa na kulishwa kwa kifaa cha kutoa sauti. Hii ndiyo njia rahisi zaidi ya utangazaji wa redio na ni nyeti sana kwa kelele na kuingiliwa.
Ili kuboresha ubora wa taarifa zilizopokewa, mbinu nyingine, za hali ya juu zaidi za uenezaji wa mawimbi ya redio zimetengenezwa na zinatumiwa kwa mafanikio, ambazo pia zinatokana na utumiaji wa mifumo iliyoboreshwa ya resonant.
Urekebishaji wa masafa au redio ya FM hutatua matatizo mengi ya utumaji wa redio ya AM, lakini hii inakuja kwa gharama ya kutatiza mfumo wa utangazaji. Katika redio ya FM, sauti za mfumo katika njia ya elektroniki hubadilishwa kuwa mabadiliko madogo katika mzunguko wa carrier. Kipande cha kifaa ambacho hubadilisha hali hii huitwa "moduli" na hutumika pamoja na kisambaza data.
Kulingana na hilo, kipunguza sauti lazima kiongezwe kwa kipokezi ili kubadilisha mawimbi kuwa fomu inayoweza kuchezwa kupitia kipaza sauti.
Mifano zaidi ya kutumia mwako wa volti
Mwanga wa voltage kama kanuni ya msingi pia hupachikwa katika mzunguko wa vichungi vingi vinavyotumiwa sana katika uhandisi wa umeme ili kuondoa mawimbi hatari na yasiyo ya lazima,kulainisha mawimbi na kutoa ishara za sinusoidal.
