Доступно о разных видах резонансов.
В процессе обсуждения на различных тематических форумах вопроов создания альтернативных источников энергии, часто встречаются выражения - электрический резонанс (LC-резонанс), волновой резонанс, параметрический резонанс, ядерно-магнитный резонанс (ЯМР), электронный парамагнитный резонаннс (ЭПР) и др. Если явление LC-резонанса достаточно подробно описано в любом учебнике физики или электротехники, то по остальным видам информация представлена крайне скудно. Вот и предлагаю совместными усилиями заполнить эти белые пробелы. Чтобы каждый, как азбучные истины знал, что есть что. Уверен, что это будет первым, но не единственным шагом к намеченной цели.
В соседней ветке уже началось освещение темы ЯМР. Предлагаю здесь начать с темы волнового резонанса.
Его суть состоит в том, что бегущая волна (называемая падающей) любого происхождения (механического, гидравлического, электрического и т.д.) может отразившись от препятствия, поменять свое направление движения на противоположное (называется отраженной волной). В результате интерференции (столкновения) падающей и отраженной волн возникает стоячая волна (СВ) с выраженными пространственными зонами максимумов амплитуды (пучностей) и минимумов (узлов). Амплитуда пучности СВ сильно зависит от фаз падающей и отраженной волн в момент их столкновения. Если в момент столкновения волны имеют максимальную амплитуду, то амплитуда пучности удваивается в каждом периоде колебаний. Это и есть режим волнового резонанса, когда амплитуда колебаний растет, удваиваясь от периода к периоду. Устройство, в котором возникает режим волнового резонанса называется резонатором. Если же в момент столкновения волны имеют другие фазы, то результирующая амплитуда не растет, и со временем уменьшается вплоть до нуля.
Вот математическая модель формирования процессов в идеальном волновом резонаторе
Первая диаграмма соответствует формированию СВ с растущей во времени амплитудой - т.е. волновому резонансу.
Вторая, третья - СВ с затухающей амплитудой.
Четвертая - волны уничтожают друг друга без формирования СВ.
В реальном волновом резонаторе на картину процессов добавится ещё влияние нелинейности (замедление) скорости распространения волны в среде резонатора (меняется фаза) и поглощение части её энергии границей раздела сред (уменьшается амплитуда отраженной волны).
Наглядным примером падающей и отраженной волн является обычное оптическое зеркало, где солнечные лучи являются падающей волной, зеркальное напыление – граница раздела сред, а «солнечный зайчик» - отраженная волна.
В акустике, волновыми резонаторами являются помещения, стены и потолки которых хорошо и в нужной фазе отражают звуковые волны. Или музыкальные инструменты, геометрические размеры которых подобраны так, чтобы звуковые волны усиливались за счет многократного и эффективного отражения от стен резонатора.
В электрических цепях, так же, как и в оптических или акустических резонансных системах, при определенных условиях, возможно проявление волнового резонанса. Он имеет иную природу, чем электрический (LC) резонанс. Возникновение резонансных колебаний тока или напряжения не зависят от наличия в системе реактивных элементов. Резонансная частота такой волновой колебательной системы определяются лишь её геометрическими размерами и параметрами среды. Параметр среды задает скорость распространения волны, а размер – фазу отражения распространяемой волны.
Добротность таких волновых колебаний зависит от эффективности отражения волны от конца резонатора и фазы волны в момент отражения.
Применительно к теме БТГ, любой отрезок проводника, имеющий геометрические размеры, можно представить не только в виде электрического КК, но и в виде волнового резонатора.
Расчет резонансной частоты в таком волновом резонаторе производится по формуле:
f(волн) = Кзам * с / l , где f(волн) - частота волнового резонанса, кГц, с - скорость распространения ЭМВ в вакууме, ориентировочно 300 000 км/c; Кзам - коэффициент замедления ЭМВ в конкретной среде. Зависит от электрохимических параметров проводника. Для меди Кзам = (0,8-0,9): l – длина проводника, м.
Так, для медного проводника, длиною 9 метров, с учетом Кзам=0.9, f(волн) будет ориентировочно равен 30 мГц.
Слишком много мужчин и женщин, стали сдуру гонять за ней....
(А. Макаревич)
Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.
Вот результаты, полученные мною при практическом изучении свойств реального волнового резонатора. В литературе я пока этого не встречал.
Но сначала необходимо несколько перерисовать вышеприведенные диаграммы. Правильно будет заменить отрицательные значения пучностей амплитуды СВ на положительные. В результате получится классическое распределение амплитуды СВ в резонаторе (рис. 6). Тогда, приведенные ранее диаграммы формирования СВ в идеальном резонаторе, в зависимости от фазы отражения, должны бы выглядеть так (рис 7-12).
В реальном резонаторе, коим может являться даже обычный кусок провода, волна распространяясь в его среде, по мере прохождения к его противоположному концу - замедляется. Т.е. Кзам по мере распространения волны меняет свое значение. К примеру, в начале резонатора он может быть равен 0,9, в середине 0,8, а в конце 0,7. Таким образом, невозможно точно рассчитать фазу, а соответственно и оптимальную дпя отражения амплитуду колебаний в конце резонатора. Тем более, что отразившись, волна так же будет продолжать замедляться, и даже, если она отразилась в требуемой фазе, то в точке столкновения фазы уже не будут оптимальными для проявления волнового резонанса. Учитывая это - устойчивый волновой резонанс проще всего получить в четвертьволновом резонаторе. В нем минимально сказывается неравномерность Кзам
Математическая модель влияния Кзам на форму и амплитуду СВ приведена на рис. 13, В данном варианте подобрана такая фаза отражения, при которой волновой резонанс происходит в первой четверти колебаний в начале резонатора. Неравномерность замедления волны выбрана произвольно в пределах 30 град за период :
Кроме того, в реальном резонаторе на суммарную амалитуду (пучность) СВ влияет амплитуда отраженной волны, зависящая от т.н. КСВ. Получается, что падающая волна в момент столкновения с отраженной волной, например имеет амплитуду 1 ед, а отраженная 0,8 ед. За счет этого происходит дополнительные искажения формы СВ. На рис 14-19 показано, как влияет КСВ и фаза отражения на форму и амплитуду СВ в резонаторе.
Те кто реально копает тему СВ и волнового резонанса наверняка встречали подобные "загогулины" ...
Слишком много мужчин и женщин, стали сдуру гонять за ней....
(А. Макаревич)
Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.
В продолжение о стоячих волнах и волновом резонансе. В волновом резонаторе стоячая волна, и волновой резонанс в частности, могут формироваться как при гармоническом возбуждении резонатора, так и при его импульсном возбуждении.
Вот пара наглядных видеороликов на эту тему.
Слишком много мужчин и женщин, стали сдуру гонять за ней....
(А. Макаревич)
Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.
Может я чего то не догоняю но по формуле 0,9 х 300000000 = 270000000 / 11 = 24545454 = 24,5мГц.юрий61 пишет: Расчет резонансной частоты в таком волновом резонаторе производится по формуле:
f(волн) = Кзам * с / l , где f(волн) - частота волнового резонанса, кГц, с - скорость распространения ЭМВ в вакууме, ориентировочно 300 000 км/c; Кзам - коэффициент замедления ЭМВ в конкретной среде. Зависит от электрохимических параметров проводника. Для меди Кзам = (0,8-0,9): l – длина проводника, м.
Так, для медного проводника, длиною 11 метров, с учетом Кзам=0.9, f(волн) будет ориентировочно равен 30 мГц.
Хочу уточнить L в формуле это длина проводника или длина волны?
Как я понимаю волна в проводнике движется от точки А к точке Б отражается и возвращается в точку А.
Если проводник 10 м то полная волна в нем 20 м ?
А ============================ Б
Спасибо.
Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.
лямда - длина волны, т.е длина пути, которую волна проходит со скоростью света за один полный период колебаний (0-360град). Т.е. лямбда = Т.
Частота колебаний волны = 1/Т. Поэтому, с учетом замедления скорости распространения волны в конкретной среде
f(полноволнового резонанса, кГц) = Кзам * с / l
f(полуволнового резонанса, кГц) = 0,5 * (Кзам * с / l )
f(четвертьволнового резонанса, кГц) = 0,25 * (Кзам * с / l )
В примере, я конечно ошибся, сорри. Не при 11 м, а при 9 м будет резонансная частота полноволнового резонанса 30 мГц. Исправил.
Если волна движется от точки А в точку Б и расстояние АБ является её периодом - то принято считать, что это и есть длина волны - лямбда. Неважно, как она поведет себя далее. Будет ли отражаться или продолжит свое движение в пространстве.
Если АБ = 0,5 лямбда - то все равно длина волны не изменилась. Так же и в случае АВ = 0,25 лямбда.
Если волна отразилась, то её рассматривают уже как отдельную вторичную (отраженную) волну, движущуюся навстречу основной (падающей). В реале у неё уже могут быть другие параметры, чем у падающей.
Слишком много мужчин и женщин, стали сдуру гонять за ней....
(А. Макаревич)
Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.
В обычном проводе ведь тоже распространяется ЭМВ. Со скоростью света, помноженной на Кзам. Кзам определяется материалом (средой) проводника. Для меди, алюминия, железа и т.д. - свои Кзам. Где то сохранял таблицу Кзам для разных проводников, чуть позже прикреплю.
Хоть Руслан и утверждает, что Кзам можно не учитывать, я не думаю, что это так. Во всяком случае для обычной соленоидной катушки я в экспериментах вижу, как влияет Кзам на формирование СВ и её пучностей. А волновой резонанс - без учета скорости распространения - вообще не получить. Но, повторюсь, это для обычной намотки катушки. Что происходит в гранате я ещё не смог до конца представить. Возможно, в ней Кзам для меди равный 0,8-0,9 при такой конфигурации не оказывает большого влияния...
Слишком много мужчин и женщин, стали сдуру гонять за ней....
(А. Макаревич)
Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.
Сколько раз не пересматривал, еще ни разу не пожалел... Однако 1959 г.
Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.
С теорией понятно. Как это можно применить в корыстных целях извлечения СЭ?
Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.
Интересное, и на мой взгляд, перспективное явление.
В простейшем случае, если вы возбуждаете контур на частоте скажем 100 КГц, то мощность нужно снимать через фильтр НЧ на частоте 50 КГц. То есть, кратность 2.
Существуют также варианты ПР с применением двух генераторов. В таких случаях мощность снимается на частотах F1+F2 или F1-F2. Мощность снимаемой гармоники увеличивается во столько раз во сколько различаются частоты. Похоже на радиосмеситель. В качестве нелинейного элемента можно использовать переменную емкость или индуктивность.
Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.
Magur пишет: Уважаемый Юрий,
С теорией понятно. Как это можно применить в корыстных целях извлечения СЭ?
Рад за Вас, что с теорией все понятно. Чего пока не могу сказать о себе. Чем дальше копаю эту тему, тем больше вопросов возникает.
Теперь о корыстных целях. Как Вы знаете любой резонансный процесс обладает таким понятием, как добротность. В КК с LC резонансом гуляют огромные значения токов или напряжений, а соответственно и электрической мощности... Но - это реактивные мощности. Увеличенные на величину добротности значения токов и напряжения разнесены во времени. И совместить их в одной временной точке, скрестить ужа и ежа - невозможно, пока не изобретена машина времени.
Иное дело - явление волнового резонанса. В нем так же присутствует понятие добротности. Так же разнесены амплитуды тока и напряжения. Но разнесены они не во времени, а в пространстве. Т.е. берешь обычную катушку-резонатор, например четвертьволновой. Амплитуда тока имеет максимум в начале её, а напряжения - в конце. В этом случае, чтобы совместить большой ток и большое напряжение, уже не надо пытаться обуздать время. Достаточно изменить форму катушки таким образом, чтобы пучности тока и напряжения СВ совпали в выбранной точке пространства. Что предположительно и происходит в катушках со сложной конфигурацией, типа той же гранаты Капанадзе.
Есть еще и другие возможные варианты использования волнового резонанса для извлечения энергии. Но они несколько сложнее и предполагают одновременное использование комбинаций LC , волнового и параметрического резонансов....
ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАНС. Интересное, и на мой взгляд, перспективное явление.
Согласен. Это очень заманчивое, в плане открваемых перспектив, явление. Оно достойно подробного обсуждения в отдельной ветке. И хотя физика LC, волнового и параметрического резонанса разная, тем не менее между ними существует взаимосвязь, позволяющая управлять одним явлением через другое. Например волнового через LC и т.д.
Слишком много мужчин и женщин, стали сдуру гонять за ней....
(А. Макаревич)
Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.