Резонансная частота: формула
Резонансная частота: формула
Для генерации высокочастотных волн часто используются схемы на основе генераторных схем. Подбирая параметры компонентов схемы, можно генерировать частоты выше 500 МГц. Эти схемы используются в генераторах радиочастот, высокочастотных нагревателях, телевизионных и радиоприемниках.
Колебательный контур
Колебательный контур — это последовательное или параллельное соединение индуктивных и емкостных элементов, создающее электромагнитные колебания любой заданной частоты. Оба компонента этой схемы способны хранить энергию.
Когда между обкладками конденсатора существует разность потенциалов, она сохраняет энергию электрического поля. Аналогично энергия сохраняется в магнитном поле индукционной катушки.
Работа колебательного контура
Когда конденсатор первоначально подключен к источнику постоянного тока, на конденсаторе возникает разность потенциалов. Одна пластина имеет избыток электронов и заряжена отрицательно, тогда как другая пластина лишена электронов и имеет положительный заряд.
Что произойдет, если подключить индукционную катушку к цепи:
- При замыкании контактов, соединяющих цепь, конденсатор начинает разряжаться через дроссель. Его накопленная энергия электрического поля уменьшается;
- Ток, текущий через катушку L, индуцирует электродвижущую силу, противоположную потоку электронов. Поэтому ток растет медленно. В катушке создается магнитное поле и начинает накапливаться энергия. После полной разрядки конденсатора поток электронов через катушку уменьшается до нуля. Электростатическая энергия, запасенная в конденсаторе, преобразуется в энергию магнитного поля катушки;
- По мере разряда конденсатора магнитное поле начинает постепенно схлопываться, но, согласно закону Ленца, наведенный ток в катушке способствует зарядке конденсатора противоположной полярности. Энергия, связанная с магнитным полем, преобразуется обратно в электростатическую энергию;
Важно! В идеальной ситуации, когда потерь на L и C нет, конденсатор будет заряжаться с противоположным по знаку исходному значению.
Читайте также статью: закупка ссылок для продвижения сайта стоимость
- После того, как уменьшающееся магнитное поле перезарядит конденсатор, конденсатор снова начинает разряжаться, ток течет в противоположном направлении, и МП снова возрастает.
Последовательность заряда и разряда непрерывна, процесс преобразования электростатической энергии в магнитную и наоборот повторяется периодически, подобно маятнику, где потенциальная энергия периодически преобразуется в кинетическую энергию и наоборот.
Непрерывный процесс зарядки и разрядки приводит к обратному движению электронов или возникновению колебательного тока.
Если бы не было потерь, обмен энергией между L и C продолжался бы бесконечно. Некоторая энергия теряется из-за тока утечки конденсатора и электромагнитного излучения, рассеиваясь в виде тепла в проводах катушки и соединительных проводниках. Поэтому колебания будут затухать.
Резонанс
Если цепь, состоящую из конденсатора, катушки и резистора, возбудить напряжением, изменяющимся во времени с определенной частотой, то изменяется и реактивное сопротивление: индуктивное и емкостное. Амплитуда и частота выходного сигнала изменятся по сравнению с входным.
Индуктивное реактивное сопротивление пропорционально частоте:
Емкость обратно пропорциональна этому показателю:
Х(С) = 1/(2π xfx C).
Видео: Определение резонансной частоты колебательного контура
Важно! На более низких частотах индуктивное реактивное сопротивление незначительно, но емкостное реактивное сопротивление велико и может образовывать почти разомкнутую цепь. На высоких частотах изображение переворачивается.
При определенной комбинации конденсаторов и катушек схема становится резонансной или настроенной, при этом индуктивное реактивное сопротивление колеблется с той же частотой, что и емкостное реактивное сопротивление. И они компенсируют друг друга.
Поэтому в цепи остается только активное сопротивление, блокирующее протекание тока. Создаваемое состояние называется резонансом колебательного контура. Фазовый сдвиг между током и напряжением отсутствует.
Для расчета резонансной частоты колебательного контура необходимо учитывать следующие условия:
следовательно, 2π xfx L = 1/(2πx fx C).
Это дает формулу для резонансной частоты:
Расчет резонансной частоты, индуктивности и емкости можно произвести с помощью онлайн-калькулятора, подставив конкретные значения.
LC-цепь должна рассеивать энергию с той же скоростью, что и энергия, подаваемая в цепь. Электронная схема генератора производит стабильные или незатухающие колебания.
LC-цепи используются для генерации сигналов на определенных частотах или для отделения частотных сигналов от более сложных сигналов. Они являются ключевыми компонентами многих электронных устройств, особенно радиооборудования, используемого в генераторах, фильтрах, тюнерах и микшерах.
Читайте также статью: Обзор крупного интернет-магазина комплектующих для серверов и сетевого оборудования Standartpak.ru
