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共振器的意思、共振器的詳細解釋

關鍵字:

共振器的解釋

見“ 共鳴器 ”。

詞語分解

專業解析

共振器(gòng zhèn qì)是物理學和工程學中的重要術語,指能夠在特定頻率(共振頻率)下産生顯著振幅響應的裝置或系統。其核心原理是當外界激勵頻率與該系統固有頻率一緻時,系統會通過受迫振動吸收并儲存能量,導緻振幅急劇增大。以下是詳細解釋:


一、基本定義與原理

  1. 定義

    共振器是一種物理系統或結構,當其受到頻率接近自身固有頻率(Natural Frequency)的外力作用時,會發生振幅顯著增大的振動現象,稱為共振(Resonance)。

    來源:《現代漢語詞典》(第7版),商務印書館;《物理學名詞》(第二版),科學出版社。

  2. 工作原理

    共振器通過能量選擇性積累實現功能:

    • 當輸入頻率 ( f ) 等于其固有頻率 ( f_0 ) 時,系統阻抗最小(或導納最大),能量傳遞效率最高;
    • 振幅增長受品質因數(Q值)影響,Q值越高,頻率選擇性越強,能量損耗越低。

      數學表達為:

      $$ Delta f = frac{f_0}{Q} $$

      其中 (Delta f) 為帶寬,Q值決定共振峰的尖銳程度。

      來源:《聲學基礎》(南京大學出版社);《機械振動理論及應用》(高等教育出版社)。


二、核心特性

  1. 固有頻率(( f_0 ))

    由系統自身屬性(如質量、彈性系數)決定,滿足公式:

    $$ f_0 = frac{1}{2pi} sqrt{frac{k}{m}} $$

    k為勁度系數,m為質量。

  2. 品質因數(Q值)

    衡量能量損耗與頻率選擇性的關鍵參數:

    • 高Q值:窄帶寬,共振峰尖銳(如石英晶體諧振器);
    • 低Q值:寬帶寬,阻尼大(如減震器)。

      來源:《電子電路設計基礎》(清華大學出版社)。


三、分類與應用領域

類型 典型示例 主要應用場景
機械共振器 音叉、懸臂梁 傳感器、計時器、濾波器
聲學共振器 亥姆霍茲共鳴腔、管風琴管 樂器設計、噪聲控制、聲學材料
電磁共振器 LC振蕩電路、微波諧振腔 無線電通信、粒子加速器
光學共振器 法布裡-珀羅幹涉儀、激光諧振腔 激光器、光譜分析

來源:《工程振動學》(機械工業出版社);《微波工程》(電子工業出版社)。


四、權威參考文獻

  1. 定義标準

    • 全國科學技術名詞審定委員會. 《物理學名詞》. 科學出版社, 2019.
    • 中國社會科學院語言研究所. 《現代漢語詞典》. 商務印書館, 2016.
  2. 理論擴展

    • 馬大猷. 《聲學手冊》. 科學出版社, 2004.
    • David J. Griffiths. 《電動力學導論》. 機械工業出版社, 2019(譯著).
  3. 工程應用

    • 清華大學電子工程系. 《射頻與微波工程實踐》. 清華大學出版社, 2020.

網絡擴展解釋

共振器是一種能夠通過外界激勵産生共振現象的物理裝置或系統,其核心原理是當外部激勵頻率與自身的固有頻率一緻時,能量會被高效吸收或放大。以下從定義、原理、應用等方面綜合解析:

一、定義與基本原理

共振器利用共振現象工作,即系統在特定頻率(固有頻率)下振動幅度顯著增大的現象。根據和,它通過儲存和傳遞能量實現波的放大或能量轉換,例如在電磁波、聲波或機械振動中,當外部頻率與共振器頻率匹配時,會引發強烈響應。

二、核心公式(以機械系統為例)

共振頻率的計算公式為: $$ F_{text{res}} = frac{1}{2pi sqrt{m cdot C}} $$ 其中,$m$為質量,$C$為彈性常數(如勁度系數)。不同領域(如電路中的LC振蕩器)的公式可能有所差異。

三、主要類型與應用領域

  1. 電子領域:用于濾波器、振蕩器等電路元件,調節信號頻率()。
  2. 聲學領域:如樂器共鳴箱(如小提琴琴身)、音叉下的木箱,增強聲音()。
  3. 光學與通信:高頻設備中的電磁波共振,提升信號傳輸效率()。
  4. 機械工程:振動篩分、能量傳輸優化()。

四、其他說明

如需進一步了解具體應用案例或技術參數,可參考上述來源中的高權威性網頁(如、6、11)。

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