ラジオ 共振

共振について。 電波のうちの磁気成分をアンテナのコイルで電流に変換→バリコンに充電→バリコンから別のコイルへ放電→磁気として放出→さっきの、アンテナで起きた磁気の波が、これと一緒になる＝「共振」、、、の、一緒になることが共振というのは具体的にどういうことでしょうか？
また、共振が起きることで希望した電波のみを選択することができるというのは、どういう仕組みでしょうか？

No.5 回答者： tadys 回答日時： 2014/12/20 15:14

＞バリコンから別のコイルへ放電

別のコイルへ放電ではなくて、アンテナコイルへ放電が正しいです。

コンデンサ（バリコン）は電場のエネルギーを蓄えることが出来ます。
コイルは磁場のエネルギーを蓄えることが出来ます。
コンデンサとコイルが接続されていると、コイルの磁場エネルギーが電流として流れてコンデンサを充電して電場エネルギーに変換されます。
コンデンサが充電されているとコイルに電流が流れ、電場のエネルギーが磁場のエネルギーに変換されます。
このように、電場と磁場のエネルギーが相互に移動することによる発生する振動が共振現象です。
振動の周期（周波数）はコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスで決まります。

共振現象は電気系だけでなく機械系でも発生します。
例えば、ブランコは機械系の共振の一例です。
この場合は位置エネルギーと運動エネルギーの間でエネルギーの移動が発生します。
ブランコは振り子の一種なので一定の周期で振れます。
止まっているブランコをその周期と同じ周期で押しているとだんだんと振幅が大きくなります。
周期が合わないと押しても振幅を大きくすることが出来ません。

コイルとコンデンサの場合も同じです。
放送局から離れたところの電波のエネルギーはごく僅かですが、電波の周波数とコイルとコンデンサの共振周波数が等しければ、ブランコと同じように電波のエネルギーでコイルのエネルギーに変換されてコイルとコンデンサに蓄積されて振幅が大きなものになります。
周波数が異なるとタイミングが合わないためエネルギーを蓄積することが出来ません。

No.4 回答者： TXV12003 回答日時： 2014/12/20 07:19

多くの場合電気回路は水の流れで説明できます。

共振回路としてコンデンサ、コイル、交流電源　を直列に輪っかになるように繋いだ回路を考えてみます。（交流電源は、アンテナから入る電気エネルギーです。）


次のような実験装置が実際に作れるかどうか分かりませんが、器用な人なら作れるかもしれません。
コンデンサは、水道管の途中を柔軟なゴム膜で仕切った状態です。

コイルは、水道管の途中に入れた水車です。この水車は、回転していない時は水を通しません。
また、この水車は非常に重たくできていて、水圧がかかってもなかなか動き出しません。しばらく水圧をかけ続けるとようやく動きはじめますが、いったん動きはじめたら、慣性の法則ですぐには止まらなくなり、逆に水を流し続けようとします。

交流電源は、手動で左右に動かせるピストンです。

まず、ピストンを片方に押すと、ゴム膜が膨れはじめ（電流が流れはじめ）ます。
ゴム膜に押された水は、水車を回そうとしますが、重たい水車はすぐに回りません。水車が回らないので水車前後の水圧差（電圧差）が大きくなります。
やがて水車がようやく動きだし、水を流し始め（コイルに電流が流れ始め）ます。
水が流れると水車手前の水圧が下がりますが、そのころゴム膜がパンパンになり今度は、ゴム膜前後の水圧差（電圧差）が最大になります。重たい水車はなかなか止まりません。

重たい水車がようやく止まった頃ゴム膜は反動で戻ろうとします・・・・以下。ゴム膜の左右へのふくらみの繰り返し、水車の回転と逆回転の繰り返しが続きますが、
ゴム膜前後で動く水流と水圧、水車を通る水流と水圧、の変化をグラフに表すと、
90度位相がずれていることが分かります。

そして、ピストンをいろんな周期で動かす実験を続けると、ゴム膜と水車が最も良く動くための、ピストンを手で動かす特定の周期が分かってきます。


これが共振周波数です。

No.3 回答者： trytobe 回答日時： 2014/12/19 14:46

ラジオの電波は長い距離を全方向に放送波を発散しているので、受信機（ラジオ）に届くのはすごく弱い電磁波なわけです。

そのままではとても聞き取れない音量になるので、増幅するための装置として、つまみで同じ周波数の電波だけが共振して互いに振動を大きくしてくれる増幅回路を使うのです。

その際、つまみは、各局の放送波の周波数を選べるように、増幅回路の中にダイヤル式なりなんなりを入れて、増幅回路が共振できる周波数を徐々にずらせるようにしてあるのです。これが、チューナーの基本原理です。

No.2 回答者： Dio_Genes 回答日時： 2014/12/19 13:05

　コイルの部分を強調するか、分かりやすくするため、磁気成分に注目した説明のようですね。

　アンテナが受信するのは電磁波です。電場と磁場が変動しつつ進んで来る波ですね。それが、アンテナ内の電子を揺らし、交流電気となります。

　その交流電気はコンデンサ（C）とコイル（L）を組み合わせた回路に入ってきます。コンデンサは電圧がかかると電流が流れ込み（電荷の流れ）、コンデンサの極板に電荷を溜め、極板間に電場を生じさせます。この状態ではコンデンサは電圧を持っています。要は一種の充電状態です。

　コンデンサに溜まった電荷は、今度はコイルに流れ込みます（※説明を分かりやすくするため、順序があるようにしていますが、実際には全てが同時に起こります）。コイルはリング状の電線ですから、電荷は溜めようがありません。しかし、電流が流れると磁気を生じます。電磁石と同じことです。

　磁気はコンデンサにおける電場と同じように、磁場を作ります。電流によって作られた磁場は、作られたのと逆の仕組みで電流を流すことができます。それがまたコンデンサに流れ込みます（←このときのコンデンサはコイルへ電流を流した状態なので、電圧が下がり、電流が流れ込める状態に戻っている）。

　考えやすくするため、こうなった状態で、もしコンデンサとコイルだけで閉じた回路にしてしまうと、考えてみます。

　すると、ある周期でコンデンサとコイルに交互に電流が流れ込むようになります。コンデンサとコイルで波打つような電流です。回路の抵抗がなければ、ずっとその状態が続きます。その周期が共振する周波数ということになります。

　そこへ、その周波数の交流電源を組み込むと、共振が強められていきます。周期が合っているため、波打っている電流を、さらに押してやるようになるからです。ブランコなどの振り子でも、振り子の周期に合わせて少し押してやることを続けると、次第に揺れが大きくなりますが、それと同じことが交流電気でも起こるわけです。

　もし、さまざまな他の周波数の交流電源を組み込んだとしても、共振する周波数の電源の交流だけが強められ、他の周波数の交流の電源は強められず、かえって弱められます。共振しない周波数では、電圧の変動が結局は打ち消し合うように働いてしまうのです。
（※棒に糸の長さの異なる単振り子をいくつかぶら下げ、棒を揺すり続けると、うまくやれば複数の振り子のうち一つだけを揺らせる、という実験がありますが、それと同じ理屈です。）

　そういう回路の交流電源として、アンテナから入ってくるさまざまな周波数の電波を使うのが、ラジオの同調回路です。さまざまな周波数の電波が同時に飛び込んで来るのですが、コイルとコンデンサで決まる周波数の電波だけが強められるわけです。

　それが、ラジオの同調回路です。コンデンサとコイル、どちらかの容量を変えれば共振する周波数が変わります。つまり受信できる電波の周波数を選べます。普通のラジオでは、容量が変えられるコンデンサ（バリアブルコンデンサ、略称場離婚）を使っています（コイルのほうを変えるラジオがあるかどうか、よく知りません、すみません）。

No.1 回答者： Willyt 回答日時： 2014/12/19 12:18

共振とは言いません。

同調と言います。バリコン（容量可変コンデンサー）を操作することによって同調回路の共振周波数を変え、聴きたい電波に強く反応できるようにするのです。