Was hat es mit der Resonanzfrequenz auf sich?

Mir ist bewusst, dass der Umgang mit der Resonanzfrequenz etwas mit Schwingung zu tun hat, aber ich konnte nicht genau herausfinden, was

Wahrscheinlich wird es hauptsächlich in Filtern verwendet - da sich die Impedanz so stark ändert, wenn ein eingegebenes Signal die Resonanzfrequenz durchläuft, können Sie dies verwenden, um Radios sehr selektiv in dem zu machen, was sie empfangen, und alle anderen Sender weitgehend auszublenden. Da Radios dazu neigen, Sinuswellen als primären Oszillator zu verwenden, können Sie auch Resonanz verwenden, um eine sauberere Sinuswelle zu erhalten. Tatsächlich verwenden viele Oszillatoren eine LC- oder RLC-Schaltung, so dass eine saubere und gut definierte (in Bezug auf die Frequenz) Sinuswelle erzeugt wird.

Eine industrielle Anwendung ist die Leistungsfaktorkorrektur - Sie haben einen nacheilenden Leistungsfaktor aufgrund von Hochleistungs-Induktionsmotoren und das Elektrizitätsunternehmen stellt Ihnen die entnommene Blindleistung in Rechnung - fügen Sie den richtigen Kondensator parallel zu Ihrem Induktionsmotor hinzu und der Strom reduziert sich normalerweise um zehn Prozent - was ist diese wundersame kostensparende Technik - es ist Parallel-Resonanz-Tuning, auch bekannt als Leistungsfaktor-Korrektur.

Sie haben also Parallel- und Serienresonanzkreise - beide weisen große Impedanzänderungen auf, wenn das eingegebene Signal die Resonanz durchläuft - die Serienschaltung reduziert ihre Impedanz auf nur wenige Ohm und die Parallelschaltung erhöht ihre Impedanz auf theoretisch unendlich, und dies liegt an Induktivitäten und Kondensatoren nehmen Strom unterschiedlich auf.

In einer Induktivität eilt der Strom der Spannung um 90 Grad nach und in einem Kondensator eilt er um 90 Grad voraus - tatsächlich besteht eine Phasendifferenz von 180 Grad zwischen den beiden Strömen, und wenn die Eingangsspannungsquelle an eine parallele LC-Schaltung angeschlossen ist, am Resonanzfrequenz wird der vom Induktor aufgenommene Strom durch den vom Kondensator aufgenommenen Strom vollständig aufgehoben - der Nettoeffekt besteht darin, dass dem eingegebenen Signal kein Strom entnommen wird. Dies bedeutet unendliche Impedanz.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Der durch den Kondensator fließende Strom ist dem Strom in der Induktivität bei Resonanz immer entgegengesetzt (aber gleich groß). Wenn Sie also den vom Signalgenerator fließenden Strom analysieren, muss er Null sein. Übrigens habe ich Werte gewählt, die bei 159,155 kHz funktionieren.

Bei Reihenschaltungen teilen sich L und C den gleichen Strom, sodass die einzelnen Spannungen gezwungen sind, um 180 Grad voneinander entfernt zu sein, und es ist wie bei zwei 9-Volt-Batterien - schalten Sie sie in Reihe und die Spannung beträgt 18 Volt, aber schalten Sie sie in Reihe gegen die Spannung ist Null. Ein L und ein C in Reihe bei Resonanz erzeugen keine Nettospannung über ihnen - das bedeutet, dass Strom nur aufgrund der anderen Komponente, dem Vorwiderstand, fließt. Impedanz = R.

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Und wenn es immer noch ein wenig verwirrend ist, fragen Sie sich, was die Impedanz von zwei Widerständen in Reihe ist, ABER, stellen Sie sich vor, einer hätte positive 10 Ohm und der andere negative 10 Ohm - die Antwort ist null Ohm. Denken Sie nun an sie parallel - der von einem gezogene Strom ist gleich und entgegengesetzt zu dem vom anderen gezogenen Strom, daher ist die Impedanz unendlich.

Ja. Wenn Ihre Induktor- und Kondensatorreaktanzen gleich sind, je nachdem, ob sie in Reihe oder im Nebenschluss sind, sieht Ihr Stromkreis sie als kurz (Ihr Stromkreis sieht nur den reinen Widerstand dieses Widerstands) oder offen (Ihr Stromkreis sieht nur eine unendliche imaginäre Impedanz). bestimmten Resonanzfrequenzen. Auf diese Weise werden sie in der Schaltung als Notch Reject oder Notch Pass verwendet, mit anderen Worten, um eine bestimmte Frequenz zu filtern oder bestimmte Frequenzen zu unterdrücken / zu verstärken, indem LC-Schaltungen in Reihe oder im Nebenschluss verwendet werden. Hier ist eine kleine Übung für dich! Versuchen Sie, die Impedanz der LC-Schaltung zu berechnen, wenn sie in Reihe und im Shunt geschaltet sind, und wenden Sie die Winkelfrequenz (Omega) von 1/sqrt (LC) in Ihrer Formel an. Sie werden sehen, dass Sie 0 und unendlich in Reihe bzw. im Shunt erhalten.

Zum Zusammenhang zwischen "Resonanzfrequenz" und Oszillatoren:

1.) Oszillatoren benötigen eine passive und frequenzabhängige Schaltung sowie ein aktives Element (Verstärker).

2.) Diese beiden Teile sind in einer geschlossenen Schleife verbunden, die eine Verstärkung von "1" um diese Schleife herum (Verstärkung der Einheitsschleife) bei nur EINER EINZIGEN Frequenz (der gewünschten Frequenz) erzeugen muss.

3.) Daher benötigen wir eine frequenzselektive passive Schaltung, die für alle anderen Frequenzen (außer der gewünschten) nur eine Verstärkung UNTER Eins zulässt.

4.) Dazu kann eine RLC-Reihen- oder Parallelkombination (Bandpass) verwendet werden. (Beachten Sie jedoch, dass dies nur eine Alternative zum Entwerfen harmonischer Oszillatoren ist).