Ressonans

"Resonans" betyder at et system er afstemt til at svinge ved en bestemt frekvens. Dette "system" kan eksempelvis være:

-  En gynge hvis resonansfrekvens afhænger af tovlængden og tyngdekraften.
-  En jernplade der slås på, hvor resonansfrekvensen afhænger af pladens areal, tykkelse, mm.
-  En spole og en kondensator forbundet i serie eller parallelt, hvor resonansfrekvensen afhænger af        selvinduktion og kapacitans.

Nu er det så jeg må spørge: Hvilket system drejer dit spørgsmål sig om? Hvilken energi taler du om?

Svingende systemer ændrer energiform med en vis frekvens. Ved gyngen ændres energien mellem potentiel energi og kinetisk energi. Om denne energi er høj eller lav ved jeg ikke, men summen af energierne er konstant ved en udæmpet svingning.

Hvis en resonator påtrykkes et signal med resonatorens resonansfrekvens, vil den opsamle energi. Der vil normalt være en eller anden form for tab i resonatoren. Dette vil sørge for, at energien når et maksimum.

Hvis signalets frekvens afviger fra resonansfrekvensen, vil resonatoren en vis tid opsamle energt, men herefter er signalet kommet ud af fase med svingningerne i resonatoren og det begynder at tappe energien ud igen.

Eksempel: Et pendul, hvor der er sat en lille fjeder mellem pedulets snor og en skive monteret på en motor. Når skivens omdrejningshastighed passer med pendulets svingningstid, vil pendulet svinge sådan, at udsvinget er π/2 bag efter svingningen i trækket fra fjederen. Kører skiven for hurtigt, kommer den forud, så efter nogen tid vil den være π/2 efter pendulet i stedet for foran. Det bevirker, at pendulet bremses. Ved resonansfrekvensen vil pendulet efter nogen tid udføre så store udsving, at tilnærmelsen sin(θ)≈θ. Det bevirker, at fekvensen bliver højere og fasen ændrer sig.

Jeg lavede et forsøg hvor vi med forskellige frekvenser sendte signaler til en spole. Så kunne vi se med en oscillatop hvornår der var frekvens. Der hvor der var frekvens var der hvor svingningerne var størst? 

Så det må være der for amplitiden er størst må en bølge transportere mest energi? Og når amplitiden er størst er der ressonans? 

En spole har i sig selv ikke nogen resonansfrekvens. Den skal sammenkobles med en kondensator i parallel eller i serie førend der opstår resonans.

Bortset fra elektromagnetisk udstråling ved høje frekvenser ( Radio Frequencies, RF ), tranporterer en ideel spole og en ideel kondensator ingen energi, for hvori skulle denne energi afsættes. Der er ingen modstand hverken i den ideelle spole eller kondensator. Man kan tale om, at der afsættes reaktive effekter i spole hhv. kondensator, men en reaktiv effekt accumulerer ikke energi set over en periode. Der er ikke noget der hedder en reaktiv energi.

Ved resonans er de reaktive effekter optaget af spole og kondensator numerisk lige store, men har modsat fortegn, så summen af deres optagne effekter = 0.  Ligesom gyngen, blot med andre energiformer:

Elektrisk energi + magnetisk energi = 0.

Det har at gøre med, at spolen fasedrejer strømmen -90º, mens kondensatoren fasedrejer strømmen +90º i forhold til spændingen. Det er lidt "langhåret" at forklare.
 

Kan du ikke vise en tegning af opstillingen?

Prøv også at få styr på betegnelserne. Måleapparatet er sikkert et oscilloskop. Svingningernes størrelse kaldes amplitude (hvor "u" udtales som "y", fordi det stammer fra fransk).

Tilføjelse:

Derudover ser det ud til, at du er på sporet af det rigtige, men som hesch omtaler er der også noget, der ikke passer.

Prøv med tegningen!

Hej..

Tak for alle de gode svar. Der er et godt billede her vedhæftet.
Her er hvad forsøget gik ud på:
Jeg justerede frekvensen med en strømforsyning (og derved aflæse frekvensen) og kunne på en oscilloskop se disse sinus-kurver (hvor sinuskurven er statisk på oscilloskopen).

Herefter noterede jeg ned hvor stor amplituden var hver gang jeg ændrede frekvensen. Herefter lavede jeg en andengradspolynomium med disse tal.

Så hvis en spole i sig selv ikke har en ressonsfrekvens (egenfrekvens), hvorfor er amplitiden så størst ved en af målingerne? :)  

Har du ikke et kredsløbsdiagram eller i det mindste en komplet liste over, hvad der var med i forsøget? Er stemmegaflerne en del af eksperimentet?

 #5:  Ad: Er det noget man har i fysik b ?

Det tror jeg ikke, men fysikken tager ikke hensyn til hvad der evt. måtte stå i din grundbog.

Ad:  Så hvis en spole i sig selv ikke har en ressonsfrekvens (egenfrekvens), hvorfor er amplitiden så størst ved en af målingerne?

Det er jeg også ret nysgerrig på!  Spørg din lærer om en forklaring, og viderebring den endelig her. Imens kan du jo kigge på animationen her.  Den viser hvad jeg mener vedr. skiftevis energi i spole/kondensator:

http://en.wikipedia.org/wiki/LC_circuit

#8

Jeg har ikke et kredsløbsdiagram men jeg kan forklarer dig forsøget detaljeret.
Jeg har en strømforsyning, hvor jeg kan skrue op og ned for frekvensen. Den er forbundet til Spole 1.
Også er Spole 2 forbundet til Oscillaskopen, hvor jeg kan se bølgerne. :)

Stemmegaflerne er ikke med. Stemmegaflerne var til et andet forsøg.

#9

Jeg skal op til AT-eksamen imorgen og dette er blot en mindre ting i min fremlæggelse. Jeg føler selv jeg har styr på alt andet, så dette må jeg håbe på at min lærer ikke spørger uddybbende. Og jeg tror det er forsent at "lærer noget nyt".

Men skal nok dele det med jer imorgen hvordan det går.
Og jeg vil se animationen og have det du har skrevet i baghovedet. :)

#10:  Hvis denne spole sidder i parallel med en kondensator, kan resonans-frekvensen udregnes ved:

Impedans af spole = -impedans af kondensator   =>

jωL = -1/(jωC)     =>    ( gang med jωC, j² = -1 )

-ω²LC = -1         =>

ω² = 1/(LC)        =>

ω = 1/√(LC)               ( enhed: radianer pr. sekund, ω = 2πf, hvor f er frekvensen i Hz )

Som du kan se skal man have styr på komplekse tal. Derfor "lidt langhåret".

#11

Tror jeg springer over :)

men tak for din tid hesch

Og tak til dig Eksperimentalfysikeren :)