عرض مصدر رنان

{{عن|3=رنان (توضيح)}}
{{لا صندوق معلومات}}
[[ملف:Two dim standing wave.gif|تصغير|200بك|يسار]]
'''الرنان''' هو جهاز أو [[دائرة كهربائية|دائرة كهربية]] تنتج الرنين.<ref>[https://auto.howstuffworks.com/muffler4.htm How stuff works: muffler] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20171116140749/https://auto.howstuffworks.com/muffler4.htm |date=16 نوفمبر 2017}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة|مؤلف=M. Göppl|سنة=2008|عنوان=Coplanar waveguide resonators for circuit quantum electrodynamics|صحيفة={{Ill-WD2|J. Appl. Phys.|id=Q1987941}}|المجلد=104|صفحات=113904|ناشر=[[المعهد الأمريكي للفيزياء|AIP]]|doi=10.1063/1.3010859|arxiv = 0807.4094 |bibcode = 2008JAP...104k3904G |إظهار المؤلفين=etal}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة|مؤلف=D. Hafner |سنة=2014|عنوان=Surface-resistance measurements using superconducting stripline resonators |صحيفة=Rev. Sci. Instrum. |المجلد=85|صفحات=014702 |doi=10.1063/1.4856475 |arxiv=1309.5331 |إظهار المؤلفين=etal|bibcode=2014RScI...85a4702H}}</ref> ويتذبذب طبيعيا في بعض الترددات تسمى تردادته الرنانة. وذلك لانه يرن بغزارة على هذه الذبذبة أكثر من الذبذبات الأخرى. على الرغم من استخداماته واسعة إلا ان جزء كبير منها يعود إلى الجسم الطبيعي الذي يتذبذب طبيعيا بسبب تردداته المميزة لان ابعاده هي ضعف تكاملي من [[طول الموجة]] عند هذه الترددات. التذبذبات أو الرنات من الممكن ان تكون الكترومغناطيسية أو تكون ميكانيكية. دائرة الرنين تستخدم من اجل توليد موجات لها ترددات معينة أو تستخدم من اجل اختيار ترددات معينة للإشارة. الألات الموسيقية تستخدم دائرة رنين سمعية والتي تنتج موجات صوتية لها نغمات معينة. مثال آخر هو [[مذبذب الكريستال|مذبذب بلورات الكوارتز]] المستخدم في الأجهزة الإلكترونية مثل [[مرسل الراديو]] و[[ساعة الكوارتز|ساعات الكوارتز]] لإنتاج اهتزازات ذات تردد دقيق للغاية.

"مرنان التجويف" هو أحد الرنانات التي توجد فيها الموجات في مساحة فارغة داخل الجهاز. في الإلكترونيات والراديو ، وفي [[الميكروويف|تجاويف الميكروويف]] فهي تتكون من صناديق معدنية مجوفة تستخدم في أجهزة إرسال الميكروويف وأجهزة الاستقبال ومعدات الاختبار للتحكم في التردد ، بدلاً من [[الدائرة المضبوطة]] المستخدمة في الترددات المنخفضة . تُعرف رنانات التجويف الصوتي ، التي ينتج الصوت فيها عن طريق اهتزاز الهواء في تجويف بفتحة واحدة ، باسم [[رنين هيلمهولتز|رنانات هيلمهولتز]].

== شرح ==

يمكن أن يحتوي النظام الفيزيائي على العديد من [[تردد الرنين|ترددات الرنين]] مثل [[درجة حرية (فيزياء)|درجات الحرية]] ؛ كل درجة من الحرية يمكن أن تهتز مثل [[مذبذب توافقي]]. الأنظمة ذات درجة واحدة من الحرية ، مثل الكتلة الموجودة في الزنبرك ، [[رقاص|البندول]] ، [[عجلة التوازن]] ، و [[دائرة الرنين التوافقي]] لها تردد طنين واحد. يمكن للأنظمة ذات درجتين من الحرية ، مثل [[بندول مزدوج|البندول المزدوج]] و[[محول|المحولات الرنانة]] أن يكون لها ترددان رنانيان. [[شعرية بلورية]] تتكون من ذرات 'N' مرتبطة ببعضها البعض يمكن أن يكون لها ترددات طنين 'N'. مع زيادة عدد المذبذبات التوافقية المقترنة ، يصبح الوقت المستغرق لنقل الطاقة من واحد إلى التالي مهمًا. تبدأ الاهتزازات الموجودة فيها في الانتقال عبر المذبذبات التوافقية المقترنة في موجات ، من مذبذب إلى آخر.

غالبًا ما يستخدم مصطلح "مرنان" للإشارة إلى جسم متجانس تنتقل فيه الاهتزازات كموجات بسرعة ثابتة تقريبًا ، ترتد ذهابًا وإيابًا بين جانبي الرنان. يمكن النظر إلى مادة الرنان التي تتدفق خلالها الموجات على أنها مكونة من ملايين الأجزاء المتحركة المقترنة (مثل الذرات). لذلك يمكن أن تحتوي على ملايين الترددات الرنانة ، على الرغم من أنه لا يمكن استخدام سوى عدد قليل منها في الرنانات العملية. الموجات المتحركة بشكل معاكس [[تداخل الموجات|تتداخل]] مع بعضها البعض وعند [[رنين (فيزياء)|ترددات الرنين]] تعزز بعضها البعض لإنشاء نمط [[موجة واقفة]] في الرنان. إذا كانت المسافة بين الجانبين <math>d\,</math> فإن طول المسافة ذهابًا وإيابًا هو <math> 2d \, </math>. لإحداث صدى ؛ ويجب أن تكون [[طور موجة|طور]] لموجة جيبية بعد رحلة ذهابًا وإيابًا مساوية للمرحلة الأولية حتى تتعزز الموجات ذاتيًا. شرط الرنين في الرنان هو أن تكون مسافة الرحلة ذهابًا وإيابًا ، <math> 2d \,  </math> تساوي عددًا صحيحًا من الأطوال الموجية <math> \ lambda \ , </math> للموجة:

:<math>2d = N\lambda,\qquad\qquad N \in \{1,2,3,\dots\}</math>

فإذا كانت سرعة الموجة <math>c\,</math> يكون التردد <math>f = c / \lambda\,</math> وبذلك يكون تردد الرنين هو:

:<math>f = \frac{Nc}{2d}\qquad\qquad N \in \{1,2,3,\dots\}</math>

لذا فإن ترددات الرنين ، التي تسمى [[الأوضاع الأساسية]] ، هي مضاعفات متباعدة ([[توافق|متناسقة]] harmonic) من أدنى تردد يسمى [[التردد الأساسي]]. يفترض التحليل أعلاه أن الوسط داخل الرنان متجانس ، وبالتالي فإن الموجات تنتقل بسرعة ثابتة ، وأن شكل الرنان مستقيم. إذا كان الرنان غير متجانس أو له شكل غير مستقيم ، مثل رأس دائري [[أسطوانة (توضيح)|أسطوانة]] أو رأس أسطواني [[تجويف ميكروويف]] ، فقد لا تحدث ترددات الطنين عند مضاعفات متباعدة بشكل متساوٍ للتردد الأساسي. فيتم تسميتها [[طنين فوقي]] overtone بدلاً من [[توافق|التوافقية]]. قد يكون هناك العديد من هذه السلاسل من ترددات الطنين في مرنان واحد ، تتوافق مع أنماط اهتزاز مختلفة.

== الكهرومغناطيسية ==
{{كهرومغناطيسية | الشبكة}}
=== دوائر الطنين ===

يمكن أن تعمل الدائرة الكهربائية المكونة من مكونات منفصلة كرنان عندما يتم تضمين [[محث]] و[[مكثف (توضيح)|مكثف]]. يتم تقييد التذبذبات من خلال تضمين المقاومة ، إما عن طريق [[مقاومة (توضيح)|مقاومة]] ، أو ربط [[مقاومة كهربائية|المقاومة]] بملفات المحرِّض. وتسمى هذه دارة الطنين أو أيضا [[دائرة الرنين التوافقي|دارة RLC]] .

يحتوي الرنان على [[مكثف (توضيح)|مكثف]] ، ومحاثة ، ومقاومة لا يمكن عزلها إلى مكثفات مجمعة منفصلة ، أو محاثات ، أو مقاومات. مثال على ذلك ، يستخدم كثيرًا في [[مرشح (معالجة الإشارة)|التصفية]] ، هو [[الرنان الحلزوني]].

[[محث|المحث]] يتكون من ملف من السلك ، رنان ذاتي عند تردد معين بسبب السعة الطفيلية بين اللفات فتؤدي إلى وجود ما يشبه المكثف . غالبًا ما يكون هذا تأثيرًا غير مرغوب فيه يمكن أن يسبب تذبذب طفيلي في دوائر التردد اللاسلكي. يتم استخدام الرنين الذاتي للمحثات في عدد قليل من الدوائر ، مثل [[ملف تسلا]].

=== رنانات التجويف ===

"مرنان التجويف" هو موصل مغلق مجوف مثل صندوق معدني أو تجويف داخل كتلة معدنية ، يحتوي على [[موجة كهرومغناطيسية]] (موجات راديو) تنعكس ذهابًا وإيابًا بين جدران التجويف. عند تطبيق مصدر لموجات الراديو عند أحد ترددات الرنين في التجويف ، تتشكل الموجات ذات الحركة المعاكسة [[الموجة الواقفة]] ، ويقوم التجويف بتخزين الطاقة الكهرومغناطيسية.

نظرًا لأن أدنى تردد طنين للتجويف ، وهو التردد الأساسي ، هو ذلك الذي يكون فيه عرض التجويف مساويًا لنصف الطول الموجي (λ / 2) ، فإن رنانات التجويف تستخدم فقط عند ترددات [[فرن ميكرويف|ميكروويف]] وما فوق ، حيث أطوال الموجات تكون قصيرة بما يكفي بحيث يكون التجويف صغير الحجم بشكل ملائم.

بسبب المقاومة المنخفضة لجدرانها الموصلة ، فإن رنانات التجويف لها [[عامل Q]] عالية جدًا ؛ هذا هو [[عرض النطاق الترددي (معالجة الإشارة)|عرض النطاق الترددي]] ، نطاق الترددات حول تردد الرنين الذي ستتردد فيه ، ضيق للغاية. وبالتالي يمكن أن تكون بمثابة [[مرشح ممر النطاق]] ضيقة. تستخدم مرنانات التجويف على نطاق واسع كعنصر تحديد التردد في [[مذبذب إلكتروني|مذبذب الميكروويف]]. يمكن ضبط ترددها الرنيني عن طريق تحريك أحد جدران التجويف للداخل أو للخارج ، وتغيير حجمه.

==== مغنطرون التجويف ====

[[تجويف المغنطرون]] عبارة عن أنبوب مفرغ به فتيل كهربائي يُصدر إلكترونات في وسط مرنان تجويف دائري مفصص . يسلط عليه مجال مغناطيسي عمودي بواسطة مغناطيس دائم. يتسبب المجال المغناطيسي في جذب الإلكترونات ، التي تنجذب إلى الجزء الخارجي الموجب (نسبيًا) من الغرفة ، إلى الخارج في مسار دائري بدلاً من الانتقال مباشرة إلى هذا القطب الموجب. تتباعد حول حافة الغرفة تجاويف أسطوانية. التجاويف مفتوحة بطولها وبالتالي فهي تتصل بمساحة التجويف المشترك. عندما تجتاح الإلكترونات هذه الفتحات ، فإنها تحفز مجالًا لاسلكيًا رنانًا عالي التردد في التجويف ، مما يؤدي بدوره إلى تجميع الإلكترونات في مجموعات. يُستخرج جزء من هذا المجال بهوائي قصير متصل بدليل موجي (أنبوب معدني عادةً ما يكون مقطعًا عرضيًا مستطيلًا). يوجه [[دليل موجة|الدليل الموجي]] طاقة التردد اللاسلكي المستخرجة إلى الحمولة ، والتي قد تكون حجرة طهي في فرن ميكروويف أو هوائي عالي الكسب في حالة الرادار.

== مراجع ==

{{مراجع}}
{{شريط بوابات|إلكترونيات|الفيزياء|كهرطيسية}}
{{روابط شقيقة}}

[[تصنيف:اتصالات]]
[[تصنيف:اهتزازات]]
[[تصنيف:رنين (فيزياء)]]
[[تصنيف:الصوتيات في الفيزياء]]
[[تصنيف:هندسة الكهرباء]]