Főmenü megnyitása

Rezgőkörök

(Rezgőkör szócikkből átirányítva)

A rezgőkörök olyan elektromos (passzív) áramkörök, amelyek külső energia hatására rezgésbe (oszcilláció) hozhatók. Megkülönböztetünk soros és párhuzamos rezgőköröket, amely egy tekercs (induktivitás) és egy kondenzátor (kapacitás) soros illetve párhuzamos kapcsolásából áll.

Tartalomjegyzék

A rezgés meneteSzerkesztés

A két áramköri elem - a tekercs és a kondenzátor - képes energiát felvenni egy külső energiaforrásból, amit később le is tudnak adni. A kondenzátornak elektromos energiára van szüksége az elektromos erőtér (elektromos mező) felépítéséhez (a kondenzátor feltöltéséhez), ami aztán a kisülésnél felszabadul. Ugyanígy a tekercsnek is szüksége van elektromos energiára a mágneses erőtér (mágneses mező) felépítéséhez kell. A mágneses erőtér megszűnése közben ez az energia szabadul fel.

Ha a két összekapcsolt áramköri elem bármelyikével energiát közlünk, akkor az energia elkezd "ingázni" a két áramköri elem között. A tekercs és a kondenzátor felváltva működik energiaforrásként és energiatárolóként. Az „ingázás” eredménye az elektromos rezgés, amely egy oszcilloszkópon vizuálisan is megfigyelhető.

A feltöltött kondenzátor a tekercsen keresztül kisül. Ezalatt a tekercsben az áram mágneses erőteret hoz létre, amíg az elektromos tér a kondenzátorban meg nem szűnik. A kisülési folyamat végén az összes energia a mágneses erőtér formájában a tekercsben van. Ahogy megszűnik az áram, a mágneses erőtér elkezd összeomlani, és az ez által indukált feszültség áramot indít, ami által a kondenzátor ellentétes irányban ismét feltöltődik.

Ideális esetben, amikor a rezgőkörnek nincs vesztesége, az összes energia a kondenzátorban lenne, és ezután az egész folyamat ellentétes irányban ismét lezajlik. Ennek az eredménye egy csillapítatlan rezgés lenne.

A valóságban ideális rezgőkör nem létezik, a tekercsnek van ellenállása, a kondenzátornak meg vesztesége, ezért a rezgési folyamat közben mindig egy kevés energia hővé alakul, ami miatt a rezgés amplitúdója folyamatosan csökken. Az így kialakuló rezgés csillapodó. Ha csillapítatlan rezgést akarunk létrehozni (pl. egy adóhoz), akkor a megfelelő időpillanatban kívülről pótolni kell a rezgőkör hiányzó energiáját.

Párhuzamos rezgőkörSzerkesztés

 
Párhuzamos rezgőkör

A rezgőkör eredő impedanciája:

 

 

Az eredő impedancia imaginárius és a frekvenciától (f) függ. Ha f =0 (egyenáram), akkor a kondenzátor (C) szakadást jelent, míg a tekercs (L) rövidzárt, vagyis az áram végtelen nagy. A másik határesetben f =∞, ekkor a kondenzátor rövidzárnak tekinthető, az induktivitás pedig szakadást, így az áram megint végtelen nagy . A frekvencia változásával az eredő impedancia induktív, ha az f kisebb, mint a sajátfrekvencia és kapacitív jellegű lesz a ha nagyobb. Az impedancia abszolút értéke:

 

Amikor a nevező zérus, akkor

 

Ez a frekvencia, a rezgőkör sajátfrekvenciája, amely egyben a rezonanciafrekvencia. Ez az egyetlen frekvencia, amikor a rezgőkör magára hagyva is képes rezegni. A legnagyobb amplitudó a rezonanciafrekvencián   áll elő.

 

Ez a Thomson képlet.

A valóságban mindig veszteséggel kell számolni[1]

Soros rezgőkörSzerkesztés

 
Soros rezgőkör

Ha f =0 (egyenáram), akkor a kondenzátor (C) szakadást jelent, míg a tekercs (L) rövidzárt, vagyis az áram zérus. A másik határesetben f =∞, ekkor a kondenzátor rövidzárnak tekinthető, az induktivitás pedig szakadást, így az áram megint zérus . Ha az f kisebb, mint a sajátfrekvencia, akkor az eredő impedancia induktív lesz, ha nagyobb, akkor kapacitív lesz.

A soros rezgőkör impedanciája a rezonanciafrekvencián a legkisebb. A soros rezgőkör sem létezik ideális (veszteségmentes) kivitelben[2]

SávszélességSzerkesztés

Ha egy nagyfrekvenciás erősítő munkaellenállása egy rezgőkör, akkor a nemcsak egy frekvencián erősít, hanem a rezonanciafrekvenciára szimmetrikus tartományban; megegyezés szerint ahol a feszültség nem csökken a maximális érték 70%-a alá, azt a tartományt sávszélességnek nevezik.

Soros rezgőkör sávszélessége:

 

Párhuzamos rezgőkör sávszélessége:

 

ahol a   a rezgőkör körjósága,   a rezonancia-körfrekvencia.

SzűrőkSzerkesztés

Az elektronikus áramkörökben a szűrők egy kijelölt frekvenciatartományt elnyomnak, míg másokat átengednek. A rezgőkörök – a frekvenciafüggő tulajdonságaik miatt - kiválóan használhatók szűrőknek.

Alul- és felüláteresztő szűrőket különböztetünk meg. Az aluláteresztő szűrő olyan áramkör, amely egy meghatározott frekvenciánál kisebb frekvenciájú jelet (kis csillapítással) átereszt, míg a kijelölt határfrekvencia felett nagy csillapítással elnyomja a jelet. A felüláteresztő szűrő olyan áramkör, amely egy meghatározott frekvenciánál nagyobb frekvenciájú jelet (kis csillapítással) átereszt, míg a kijelölt határfrekvencia alatt nagy csillapítással elnyomja a jelet. A soros- és a párhuzamos rezgőkörök, illetve ezek kombinációi erre a célra megfelelnek.

Jósági tényezőSzerkesztés

Rezgőkörök és rezgőkörrel modellezhető áramkörök jellemzője a jósági tényező, jele Q. A jósági tényezőt rezonanciafrekvencián szokták számolni.

Értékét úgy határozzuk meg, hogy a rezgőkör rezonancia-frekvenciájának és a rezonáns sávszélességnek a hányadosát vesszük. A minél jobb jósági tényező érdekében nyilvánvalóan jobb a nagyobb frekvencia és egyúttal a minél kisebb sávszélesség.

IrodalomSzerkesztés

  • Simonyi Károly: Villamosságtan II, Akadémiai Kiadó, 1957
  • Simonyi Károly: Elméleti Villamosságtan, Tankönyvkiadó, 1991

Külső hivatkozásokSzerkesztés

JegyzetekSzerkesztés

  1. Simonyi Károly: Villamosságtan II. (hely nélkül): Akadémia Kiadó. 1957. 509–514. o.  
  2. Simonyi Károly: Villamosságtan II. (hely nélkül): Akadémia Kiadó. 1957. 509–517. o.