6.1 Resonanca

Iz e-ELEKTROTEHNIKA plus

Slika 46: Pri določeni frekvenci so odkloni uteži od navpične lege največji.

Slika 47: Utež in vzmet si med nihanjem izmenjujeta energijo.

Resonanca je pojav, ki ga srečamo pri vsiljenem ali vzbujanem nihanju nihal: opne, vzmeti, strune, tekočine, plina itn. Za nihajoči sistem pravimo, da je v resonanci, kadar dosežejo izmiki (odmiki) oziroma alongacije delov sistema iz ravnovesne lege maksimalno vrednost. Utež na vrvici spravimo v nihanje s tresenjem. Pri počasnem gibanju roke v levo in desno za kak centimeter bo utež na vrvici še sledila roki, pri zelo hitrem pa ji to nikakor ne bo uspelo. Če smo pri tem vztrajni, moremo prav hitro najti pravi ritem oziroma frekvenco, pri kateri je odklon uteži celo nekajkrat večji od koraka roke; takrat pravimo, da je nihalo v resonanci; brž ko ritem tresenja roke rahlo zmanjšamo ali rahlo zvečamo, postane manjši tudi odklon uteži (slika 46).

Predstavimo okoliščine, ki so potrebne, da bi sistem resoniral. Najprej: Vsak sistem ni »zrel« za nihanje. Utež utegne navpično nihati na elastični nitki, na neelastični ne. Če bi stensko uro na nihalo dali v breztežni prostor, je ne bi znali niti obesiti, kaj šele da bi nihalo zanihalo, ura pa stekla; tam namreč ni zanj nujne gravitacije. Kaj je za nihanje potrebno? Sistem mora imeti vsaj dva različna elementa, ki lahko sprejeto energijo tudi oddata, med seboj pa morata biti spojena tako, da je možna izmenjava energij med njima. Nazorna sta vzmet in utež; oba zmoreta energijo sprejeti, jo zadržati (vzmet v obliki prožnostne, utež v obliki kinetične energije) in jo zatem tudi oddati. Za uspešno nihanje ju je potrebno zgolj mehansko povezati (slika 47). Pri uteži na vrvici, s čimer smo resonanco začeli, se v nihanju izmenjujeta kinetična in potencialna energija uteži.

Ali nimajo nihalnih zmožnosti morda tudi določena električna vezja? Imajo! Tuljava in kondenzator sta elementa, ki zmoreta energijo sprejeti, jo hraniti v obliki magnetne oziroma električne energije, in jo zatem tudi oddati. Upor je v tem pogledu drugačen, saj električno energijo le sprejme, ne more pa je v tej obliki tudi oddati. Odgovor je tu: Če bo imelo vezje vsaj eno tuljavo in vsaj en kondenzator, obstaja možnost resonančnega pojava. To pa še ni dovolj. Nastop resonance je odvisen še od vezave, vrednosti elementov in načina vzbujanja. Električno vezje, ki vse to ima, imenujemo nihajoče vezje ali nihajni krog.

6 Resonančni pojavi (višji nivo)

6.2 Zaporedni nihajni krog ter tokovna resonanca