Resonance प्रकृति में सबसे आम भौतिक घटनाओं में से एक है। अनुनाद की घटना यांत्रिक, विद्युत और यहां तक कि थर्मल सिस्टम में भी देखी जा सकती है। अनुनाद के बिना, हमारे पास रेडियो, टेलीविजन, संगीत और यहां तक कि खेल के मैदान के झूले भी नहीं होते, आधुनिक चिकित्सा में उपयोग की जाने वाली सबसे प्रभावी नैदानिक प्रणालियों का उल्लेख नहीं करने के लिए। विद्युत परिपथ में सबसे दिलचस्प और उपयोगी प्रकार के अनुनादों में से एक वोल्टेज प्रतिध्वनि है।
गुंजयमान सर्किट के तत्व
अनुनाद की घटना तथाकथित आरएलसी सर्किट में हो सकती है जिसमें निम्नलिखित घटक होते हैं:
- आर - प्रतिरोधक। विद्युत परिपथ के तथाकथित सक्रिय तत्वों से संबंधित ये उपकरण विद्युत ऊर्जा को तापीय ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। दूसरे शब्दों में, वे सर्किट से ऊर्जा निकालते हैं और उसे ऊष्मा में परिवर्तित करते हैं।
- एल - अधिष्ठापन। में अधिष्ठापनविद्युत परिपथ - यांत्रिक प्रणालियों में द्रव्यमान या जड़ता का एनालॉग। जब तक आप इसमें कुछ बदलाव करने का प्रयास नहीं करते हैं, तब तक यह घटक विद्युत परिपथ में बहुत ध्यान देने योग्य नहीं है। उदाहरण के लिए, यांत्रिकी में, ऐसा परिवर्तन गति में परिवर्तन है। विद्युत परिपथ में, धारा में परिवर्तन। यदि यह किसी भी कारण से होता है, तो अधिष्ठापन सर्किट मोड में इस परिवर्तन का प्रतिकार करता है।
- C कैपेसिटर के लिए एक पदनाम है, जो ऐसे उपकरण हैं जो विद्युत ऊर्जा को उसी तरह संग्रहीत करते हैं जैसे स्प्रिंग्स यांत्रिक ऊर्जा को संग्रहीत करते हैं। एक प्रारंभ करनेवाला चुंबकीय ऊर्जा को केंद्रित करता है और संग्रहीत करता है, जबकि एक संधारित्र आवेश को केंद्रित करता है और इस प्रकार विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत करता है।
एक गुंजयमान सर्किट की अवधारणा
रेज़ोनेंट सर्किट के प्रमुख तत्व इंडक्शन (एल) और कैपेसिटेंस (सी) हैं। रोकनेवाला दोलनों को कम करता है, इसलिए यह सर्किट से ऊर्जा को हटा देता है। एक ऑसिलेटरी सर्किट में होने वाली प्रक्रियाओं पर विचार करते समय, हम अस्थायी रूप से इसे अनदेखा कर देते हैं, लेकिन यह याद रखना चाहिए कि यांत्रिक प्रणालियों में घर्षण बल की तरह, सर्किट में विद्युत प्रतिरोध को समाप्त नहीं किया जा सकता है।
वोल्टेज प्रतिध्वनि और वर्तमान प्रतिध्वनि
प्रमुख तत्वों को कैसे जोड़ा जाता है, इस पर निर्भर करते हुए, गुंजयमान सर्किट श्रृंखला और समानांतर हो सकता है। जब एक श्रृंखला ऑसिलेटरी सर्किट एक वोल्टेज स्रोत से जुड़ा होता है, जिसमें प्राकृतिक आवृत्ति के साथ संकेत आवृत्ति होती है, तो कुछ शर्तों के तहत, इसमें वोल्टेज प्रतिध्वनि होती है। समानांतर जुड़े हुए विद्युत परिपथ में अनुनादप्रतिक्रियाशील तत्वों को करंट रेजोनेंस कहते हैं।
गुंजयमान सर्किट की प्राकृतिक आवृत्ति
हम सिस्टम को उसकी प्राकृतिक आवृत्ति पर दोलन कर सकते हैं। ऐसा करने के लिए, आपको पहले संधारित्र को चार्ज करने की आवश्यकता है, जैसा कि बाईं ओर ऊपरी आकृति में दिखाया गया है। जब यह किया जाता है, तो कुंजी को दाईं ओर उसी आकृति में दिखाए गए स्थान पर ले जाया जाता है।
समय "0" पर, सभी विद्युत ऊर्जा संधारित्र में जमा हो जाती है, और सर्किट में करंट शून्य (नीचे चित्र) होता है। ध्यान दें कि संधारित्र की ऊपरी प्लेट धनात्मक रूप से आवेशित होती है जबकि नीचे की प्लेट ऋणात्मक रूप से आवेशित होती है। हम सर्किट में इलेक्ट्रॉनों के दोलनों को नहीं देख सकते हैं, लेकिन हम वर्तमान को एक एमीटर के साथ माप सकते हैं, और वर्तमान बनाम समय की प्रकृति को ट्रैक करने के लिए एक ऑसिलोस्कोप का उपयोग कर सकते हैं। ध्यान दें कि हमारे ग्राफ पर T एक दोलन को पूरा करने के लिए आवश्यक समय है, जिसे इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में "दोलन अवधि" कहा जाता है।
करंट क्लॉक वाइज प्रवाहित होती है (नीचे चित्र)। ऊर्जा को संधारित्र से प्रारंभ करनेवाला में स्थानांतरित किया जाता है। पहली नज़र में, यह अजीब लग सकता है कि एक अधिष्ठापन में ऊर्जा होती है, लेकिन यह गतिमान द्रव्यमान में निहित गतिज ऊर्जा के समान है।
ऊर्जा प्रवाह संधारित्र में वापस आ जाता है, लेकिन ध्यान दें कि संधारित्र की ध्रुवता अब उलट गई है। दूसरे शब्दों में, निचली प्लेट पर अब धनात्मक आवेश और शीर्ष प्लेट पर ऋणात्मक आवेश है (चित्रनीचे)।
अब सिस्टम पूरी तरह से उल्टा हो गया है और ऊर्जा संधारित्र से वापस प्रारंभ करनेवाला (नीचे चित्र) में प्रवाहित होने लगती है। नतीजतन, ऊर्जा पूरी तरह से अपने शुरुआती बिंदु पर लौट आती है और चक्र को फिर से शुरू करने के लिए तैयार होती है।
दोलन आवृत्ति का अनुमान इस प्रकार लगाया जा सकता है:
एफ=1/2π (एलसी)0, 5,
कहां: एफ - आवृत्ति, एल - अधिष्ठापन, सी - समाई।
इस उदाहरण में विचार की गई प्रक्रिया तनाव प्रतिध्वनि के भौतिक सार को दर्शाती है।
तनाव अनुनाद अध्ययन
असली एलसी सर्किट में, हमेशा थोड़ी मात्रा में प्रतिरोध होता है, जो प्रत्येक चक्र के साथ वर्तमान आयाम में वृद्धि को कम करता है। कई चक्रों के बाद, करंट घटकर शून्य हो जाता है। इस प्रभाव को "साइनसॉइडल सिग्नल डंपिंग" कहा जाता है। जिस दर पर करंट शून्य हो जाता है वह सर्किट में प्रतिरोध की मात्रा पर निर्भर करता है। हालांकि, प्रतिरोध गुंजयमान सर्किट की दोलन आवृत्ति को नहीं बदलता है। यदि प्रतिरोध काफी अधिक है, तो परिपथ में कोई साइनसॉइडल दोलन नहीं होगा।
जाहिर है, जहां प्राकृतिक दोलन आवृत्ति होती है, वहां गुंजयमान प्रक्रिया के उत्तेजना की संभावना होती है। हम श्रृंखला में एक प्रत्यावर्ती धारा (एसी) बिजली की आपूर्ति को शामिल करके ऐसा करते हैं, जैसा कि बाईं ओर की आकृति में दिखाया गया है। शब्द "चर" का अर्थ है कि स्रोत के आउटपुट वोल्टेज में एक निश्चित के साथ उतार-चढ़ाव होता हैआवृत्ति। यदि बिजली आपूर्ति की आवृत्ति सर्किट की प्राकृतिक आवृत्ति से मेल खाती है, तो वोल्टेज प्रतिध्वनि होती है।
घटना की स्थिति
अब हम प्रतिबल प्रतिध्वनि के घटित होने की स्थितियों पर विचार करेंगे। जैसा कि पिछली तस्वीर में दिखाया गया है, हमने रोकनेवाला को लूप में वापस कर दिया है। सर्किट में एक रोकनेवाला की अनुपस्थिति में, गुंजयमान सर्किट में करंट सर्किट तत्वों के मापदंडों और शक्ति स्रोत की शक्ति द्वारा निर्धारित एक निश्चित अधिकतम मूल्य तक बढ़ जाएगा। गुंजयमान परिपथ में प्रतिरोधक का प्रतिरोध बढ़ने से परिपथ में धारा के क्षय की प्रवृत्ति बढ़ जाती है, लेकिन गुंजयमान दोलनों की आवृत्ति प्रभावित नहीं होती है। एक नियम के रूप में, वोल्टेज अनुनाद मोड तब नहीं होता है जब अनुनाद सर्किट का प्रतिरोध स्थिति को संतुष्ट करता है R=2(L/C)0, 5।
रेडियो सिग्नल प्रसारित करने के लिए वोल्टेज रेजोनेंस का उपयोग करना
तनाव प्रतिध्वनि की घटना न केवल एक जिज्ञासु शारीरिक घटना है। यह बेतार संचार - रेडियो, टेलीविजन, सेलुलर टेलीफोनी की तकनीक में एक असाधारण भूमिका निभाता है। वायरलेस रूप से सूचना प्रसारित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले ट्रांसमीटरों में आवश्यक रूप से प्रत्येक डिवाइस के लिए एक विशिष्ट आवृत्ति पर प्रतिध्वनित करने के लिए डिज़ाइन किए गए सर्किट होते हैं, जिन्हें वाहक आवृत्ति कहा जाता है। ट्रांसमीटर से जुड़े एक ट्रांसमिटिंग एंटेना के साथ, यह एक वाहक आवृत्ति पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन करता है।
ट्रांसीवर पथ के दूसरे छोर पर एंटीना इस संकेत को प्राप्त करता है और इसे प्राप्त करने वाले सर्किट को फीड करता है, जिसे वाहक आवृत्ति पर प्रतिध्वनित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। जाहिर है, एंटीना को अलग-अलग सिग्नल मिलते हैंआवृत्तियों, पृष्ठभूमि शोर का उल्लेख नहीं करना। रिसीविंग डिवाइस के इनपुट पर एक रेज़ोनेंट सर्किट की मौजूदगी के कारण, रेज़ोनेंट सर्किट की कैरियर फ़्रीक्वेंसी से ट्यून किया जाता है, रिसीवर एकमात्र सही फ़्रीक्वेंसी का चयन करता है, सभी अनावश्यक को हटा देता है।
एक आयाम मॉड्यूलेटेड (एएम) रेडियो सिग्नल का पता लगाने के बाद, इससे निकाले गए कम आवृत्ति सिग्नल (एलएफ) को बढ़ाया जाता है और ध्वनि पुनरुत्पादन डिवाइस को खिलाया जाता है। यह रेडियो प्रसारण का सबसे सरल रूप है और शोर और हस्तक्षेप के प्रति बहुत संवेदनशील है।
प्राप्त सूचना की गुणवत्ता में सुधार के लिए, रेडियो सिग्नल ट्रांसमिशन के अन्य, अधिक उन्नत तरीके विकसित किए गए हैं और सफलतापूर्वक उपयोग किए गए हैं, जो ट्यून किए गए अनुनाद प्रणालियों के उपयोग पर भी आधारित हैं।
फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन या FM रेडियो AM रेडियो ट्रांसमिशन की कई समस्याओं को हल करता है, लेकिन यह ट्रांसमिशन सिस्टम को बहुत जटिल बनाने की कीमत पर आता है। एफएम रेडियो में, इलेक्ट्रॉनिक पथ में सिस्टम ध्वनियां वाहक आवृत्ति में छोटे बदलावों में परिवर्तित हो जाती हैं। इस रूपांतरण को करने वाले उपकरण के टुकड़े को "मॉड्यूलेटर" कहा जाता है और ट्रांसमीटर के साथ प्रयोग किया जाता है।
तदनुसार, सिग्नल को वापस एक ऐसे रूप में बदलने के लिए रिसीवर में एक डिमोडुलेटर जोड़ा जाना चाहिए जिसे लाउडस्पीकर के माध्यम से बजाया जा सके।
वोल्टेज प्रतिध्वनि का उपयोग करने के अधिक उदाहरण
एक मौलिक सिद्धांत के रूप में वोल्टेज अनुनाद भी हानिकारक और अनावश्यक संकेतों को खत्म करने के लिए इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले कई फिल्टर के सर्किटरी में अंतर्निहित है,तरंगों को चिकना करना और साइनसॉइडल सिग्नल उत्पन्न करना।
