【图拉丁电子初级】神奇的谐振

各位还记得红警2的埃菲尔铁塔吗?
今天,我们就从游戏到现实,讲解一下磁暴塔背后的科学原理。
DIY杨永信手办:【红警玩家Ak日常】自制会放电的艾菲尔铁塔
红色警戒II中超强攻击力的电击塔——埃菲尔铁塔

巴黎的标志建筑——埃菲尔铁塔

红警2中Koso现实的经典场景

先不说以前通过改RULES.INI就能造这个塔还能发电的事,我们就来讲一讲为什么磁暴步兵磁化铁塔之后铁塔就能变成毁灭性的电击武器,向四面八方放出绚丽电弧的理论基础:
谐振
串联谐振的原理

在电阻(R)(线路阻抗不可忽略)、电感(L)及电容(C)所组成的串联电路内,当容抗(XC)与感抗(XL)相等时,即XC=XL,电路中的电压(U)与电流(I)的相位相同,电路呈现纯电阻性,这种现象叫串联谐振。当电路发生串联谐振时电路的阻抗最小,电流在LC电路中能振升到峰值。
串联谐振的谐振电压: 电感两端的电压(UL)=电容两端的电压(UC)=品质因子(Q)×激励电源电压(U)
谐振电流: 谐振回路中的电流=谐振电压÷(谐振阻抗+线路阻抗)

电抗器自身有寄生电容(两个相互绝缘且有电位差的物体之间就会形成寄生电容),所以它的顶端即使什么也没接也并不是开路,而是通过电容和大地、和电源耦合,实际上就是一个电感器和一个电容器串联。而三极管又是被电抗器开关的,所以激励频率刚好等于谐振频率,这就形成了LC串联谐振升压电路。这也是为什么加了顶端之后点灯更亮、电弧更长的一个主要原因(还有就是储存的能量更多功率也就增大了、电压升高而电阻不变电流也就增大了)。
(2016年11月5日更正:这段文字说“形成寄生电容”确实不准确,应更正为分布电容。因为寄生电容是指没有设计却出现的电容,一般只元件及线路固有的性质。感谢兔哥“灬独特ヤ乖乖丶”的指正)】

(图中有两组LC回路,双谐振升压效果更好。其中5pF的电容在实际中是"开路",是电抗器的寄生电容。)【(2016年11月5日更正:同上一处更正,寄生电容与分布电容在指代范围上是有区别的,说成寄生电容确实不准确,与电抗器串联谐振的是分布电容中的对地等效电容。感谢兔哥“灬独特ヤ乖乖丶”的指正)】
LC谐振的本质其实和机械运动的谐振非常相似。从能量的角度来说,物体在收到与其固有频率相等的交变外部因素(外力,交流电源等等)驱动的时候,就会发生简谐振动。能量在其中不断的进行转换,形式可以是势能-动能,也可以是物体本身的电容和电感之间以电场与磁场为形式的能量转换。
举个例子,荡秋千的时候如果外力的施加时机合适,秋千就能荡的很高。相反如果你的小伙伴是个坑货不知道怎么好好推你的话,那你可能就会从秋千上摔下来。谐振就是这样一个寻找如何最大限度利用能量的过程。当达到谐振状态时,消耗的能量最少系统效率最高。输入的能量几乎全部被系统吸收了(考虑现实状态的损耗)。
传说中特斯拉本人就干过这种事:用可调速的振动电机连接在大楼上,达到谐振频率后大楼就会BOOM
任何物体产生振动后,由于其本身的构成、大小、形状等物理特性,原先以多种频率开始的振动,渐渐会固定在某一频率上振动,这个频率叫做该物体的"固有频率",因为它与该物体的物理特性有关。当人们从外界再给这个物体加上一个振动(称为策动)时,如果策动力的频率与该物体的固有频率正好相同,物体振动的振幅达到最大,这种现象叫做"共振"。物体产生共振时,由于它能从外界的策动源处取得最多的能量,往往会产生一些意想不到的后果。
18世纪中叶,法国昂热市一座102米长的大桥上有一队士兵经过。当他们在指挥官的口令下迈着整齐的步伐过桥时,桥梁突然断裂,造成226名官兵和行人丧生。究其原因是共振造成的。因为大队士兵迈正步走的频率正好与大桥的固有频率一致,使桥的振动加强,当它的振幅达到最大以至超过桥梁的抗压力时,桥就断了。类似的事件还发生在俄国和美国等地。鉴于成队士兵正步走过桥时容易造成桥的共振,所以后来各国都规定大队人马过桥,要便步通过。
在我国的史籍中也有不少共振的记载。唐朝开元年间,洛阳有一个姓刘的和尚,他的房间内挂着一幅磬,常敲磬解烦。有一天,刘和尚没有敲磬,磬却自动响起来了。这使他大为惊奇,终于惊扰成疾。他的一位好朋友曹绍夔是宫廷的乐令,不但能弹一手好琵琶,而且精通音律(即通晓声学理论),闻讯前来探望刘和尚。经过一番观察,他发现每当寺院里的钟响起来时,和尚房里的磬也跟着响了。丁是曹绍夔拿出刀来把磬磨去几处,从此以后就不再自鸣了。他告诉刘和尚,这磬的音律(即现在所谓的固有频率)和寺院的钟的音律一致,敲钟时由于共振,磬也就响了。将磬磨去几处就是改变它的音律,这样就不会引起共鸣。和尚恍然大悟,病也随之痊愈了。
登山运动员登山时严禁大声喊叫。因为喊叫声中某一频率若正好与山上积雪的固有频率相吻合,就会因共振引起雪崩,其后果十分严重。
所以说当发生谐振的时候,能量的传输效率是非常高的。这时输入任何物体的电能都会被效率的吸收(铁塔本身具有的电容与电感之间储存着电能,虽然铁塔本身并不是电感器或电容器,但是电容和电感这两个参数在任何导体与非导体中都存在,包括人体)。因此我们只需要三个杨永信就能让铁塔超神了(虽然平时他们三个只能让一个没电的磁暴线圈处于高伤害状态)。
所以说物理学得好,装逼装到老
PS:题外话,最近专修学院发工资了,然后我想都没想就加钱氪水手服了

我当然知道我手上的设备需要更新,甚至知道该换什么该买什么,但是我认为ACFUN更需要钱。人呐就得知恩图报,没有**,我现在还在隔壁被民科吊打调戏呢。哪有今天,更别提工资了。(还是签约靠谱啊,营销号什么的拿到一分钱算猴山输,反观隔壁……

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就像之前的文章说的,虽然**最早就上了H5(HTML5),但是由于不明原因又换回了FLASH。FLASH到底有多坑爹我之前的文章应该也说过了。国外版的FLASH在运行的时候闪了一下正常的界面(我知道它能用),结果过一会居然显示FLASH地区不兼容让我下带流氓后台的中国特供版。

所以在**实现真正的复兴之前,我不会放手的。个人利益小于**利益,国家利益大于一切利益。要想重回弹幕扛把子的地位,光靠喊喊口号是不够的。我个人会全心全意的为增强**实力奋斗,直到**真正东山再起。
我到时候可能也会和珊瑚老哥一样成为幕后老大潜水隐退,但是有太多找遍全网都没有的人和事,只要**一直安好我就满足了 图吧垃圾佬要那么多钱有什么用

