Номер 6, страница 148 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 5. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 29. Резонанс в электрических цепях - номер 6, страница 148.

Условие.

6. Где используется явление электрического резонанса?

Решение.

Электрический резонанс — это явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний силы тока или напряжения в электрической цепи, содержащей индуктивность ($\text{L}$) и ёмкость ($\text{C}$). Резонанс наступает, когда частота внешнего переменного напряжения совпадает с собственной частотой колебательного контура. Эта резонансная (собственная) циклическая частота $\omega_0$ определяется формулой Томсона: $\omega_0 = \frac{1}{\sqrt{LC}}$.

Благодаря своей избирательности к определенной частоте, явление резонанса нашло широкое применение в различных областях:

1. Радиотехника и связь: Это самое известное применение. В радиоприемниках и телевизорах колебательный контур используется для настройки на частоту нужной радиостанции или телеканала. Изменяя емкость переменного конденсатора, мы меняем резонансную частоту контура. Когда она совпадает с частотой несущей волны станции, сигнал этой станции резко усиливается, а сигналы других станций ослабляются. Это позволяет выделить нужный сигнал из эфира.

2. Частотные фильтры: Резонансные RLC-цепи являются основой для создания частотных фильтров. Они могут быть спроектированы так, чтобы пропускать сигналы в узком диапазоне частот (полосовые фильтры) или, наоборот, подавлять сигналы определенной частоты (режекторные фильтры). Такие фильтры используются в аудиотехнике (эквалайзеры), системах связи и измерительных приборах для выделения или устранения определенных частотных компонент сигнала.

3. Генераторы колебаний (осцилляторы): Колебательный контур является ключевым элементом в схемах генераторов электрических колебаний стабильной частоты. Контур задает частоту генерируемых колебаний. Такие генераторы — основа передатчиков, синтезаторов частот, цифровой техники (например, тактовые генераторы в компьютерах) и кварцевых часов.

4. Беспроводная передача энергии: Современные системы беспроводной зарядки устройств (смартфонов, электромобилей) часто используют принцип резонансной индуктивной связи. Катушки передатчика и приемника настраиваются на одну и ту же резонансную частоту, что позволяет передавать энергию между ними с максимальной эффективностью даже на некотором расстоянии.

5. Металлодетекторы: Рабочая часть металлодетектора содержит катушку индуктивности, которая является частью колебательного контура. Когда металлический предмет попадает в электромагнитное поле катушки, в нем наводятся вихревые токи. Это изменяет параметры контура (в частности, его индуктивность), что приводит к сдвигу резонансной частоты. Электроника прибора фиксирует это изменение и подает сигнал.

6. Медицинское оборудование: В аппаратах магнитно-резонансной томографии (МРТ) используются высокочастотные катушки, представляющие собой резонансные контуры, для возбуждения и детектирования сигналов от ядер атомов в теле человека.

Ответ: Явление электрического резонанса используется в радиотехнике и телевидении для настройки на нужную частоту, в частотных фильтрах для выделения или подавления сигналов, в генераторах для создания колебаний стабильной частоты, в системах беспроводной передачи энергии, в металлодетекторах, а также в медицинском оборудовании (например, МРТ).