Resonador

Un resonador es un dispositivo o sistema que exhibe resonancia o comportamiento resonante. Es decir, oscila naturalmente con mayor amplitud en algunas frecuencias , llamadas frecuencias resonantes , que en otras frecuencias. Las oscilaciones en un resonador pueden ser electromagnéticas o mecánicas (incluidas las acústicas ). Los resonadores se utilizan para generar ondas de frecuencias específicas o para seleccionar frecuencias específicas de una señal. Los instrumentos musicales utilizan resonadores acústicos que producen ondas sonoras de tonos específicos. Otro ejemplo son los cristales de cuarzo.Se utiliza en dispositivos electrónicos como transmisores de radio y relojes de cuarzo para producir oscilaciones de frecuencia muy precisa.

Un resonador de cavidad es aquel en el que existen ondas en un espacio hueco dentro del dispositivo. En electrónica y radio, las cavidades de microondas que consisten en cajas metálicas huecas se utilizan en transmisores de microondas, receptores y equipos de prueba para controlar la frecuencia, en lugar de los circuitos sintonizados que se utilizan en frecuencias más bajas. Los resonadores de cavidad acústica, en los que el sonido se produce al vibrar el aire en una cavidad con una abertura, se conocen como resonadores de Helmholtz .

Un sistema físico puede tener tantas frecuencias de resonancia como grados de libertad ; cada grado de libertad puede vibrar como un oscilador armónico . Los sistemas con un grado de libertad, como una masa en un resorte, péndulos , ruedas de equilibrio y circuitos sintonizados LC tienen una frecuencia de resonancia. Los sistemas con dos grados de libertad, como péndulos acoplados y transformadores resonantes, pueden tener dos frecuencias resonantes. Una red cristalina compuesta por átomos de N unidos entre sí puede tener Nfrecuencias resonantes. A medida que aumenta el número de osciladores armónicos acoplados, el tiempo que se tarda en transferir energía de uno a otro se vuelve significativo. Las vibraciones en ellos comienzan a viajar a través de los osciladores armónicos acoplados en ondas, de un oscilador al siguiente.

El término resonador se usa con mayor frecuencia para un objeto homogéneo en el que las vibraciones viajan como ondas, a una velocidad aproximadamente constante, rebotando hacia adelante y hacia atrás entre los lados del resonador. El material del resonador, a través del cual fluyen las ondas, puede verse como compuesto de millones de partes móviles acopladas (como átomos). Por lo tanto, pueden tener millones de frecuencias de resonancia, aunque solo unas pocas pueden usarse en resonadores prácticos. Las ondas de movimiento opuesto interfieren entre sí, y en sus frecuencias de resonancia se refuerzan entre sí para crear un patrón de ondas estacionarias en el resonador. Si la distancia entre los lados es , la duración de un viaje de ida y vuelta es . Para causar resonancia, el${\ Displaystyle d \,}$${\ Displaystyle 2d \,}$La fase de una onda sinusoidal después de un viaje de ida y vuelta debe ser igual a la fase inicial para que las ondas se refuercen por sí mismas. La condición para la resonancia en un resonador es que la distancia de ida y vuelta`` sea ​​igual a un número entero de longitudes de onda de la onda:${\ Displaystyle 2d \,}$${\ Displaystyle \ lambda \,}$

Si la velocidad de una onda es , la frecuencia es entonces, las frecuencias de resonancia son:${\ Displaystyle c \,}$${\ Displaystyle f = c / \ lambda \,}$

Una onda estacionaria en un resonador de cavidad rectangular.

Una ilustración del campo eléctrico y magnético de uno de los posibles modos en un resonador de cavidad.

Las cavidades de RF en el linac del sincrotrón australiano se utilizan para acelerar y agrupar haces de electrones ; el linac es el tubo que pasa por el medio de la cavidad.

Una motocicleta deportiva, equipada con resonador de escape, diseñada para el rendimiento.

Una guitarra con resonador estilo Dobro