Elektrodzinēja ķēdes - tas ir ... Darbības princips

Oscilējošā circuit - ierīce, lai radītu (radot) elektromagnētisko svārstību. No tās pirmsākumiem līdz mūsdienām tas tiek izmantots daudzās zinātnes un tehnoloģiju jomās, sākot no ikdienas dzīves lieliem rūpnīcām, kas ražo ļoti atšķirīgus produktus.

Par to, ko tas ietver?

Svārstības ķēde ietilpst spole un kondensators. Turklāt, var būt arī pašreizējo pretestība (mainīga pretestība elements). Induktors (vai solenoīda, kā to dažkārt sauc) ir stienis, uz kura tinumi beidz vairāki slāņi, kas parasti ir vara stieple. Tas ir šis elements rada svārstības svārstīgā ķēdē. Josla, kas atrodas pa vidu, bieži sauc aizrīties vai kodols, un spole ir dažreiz sauc par solenoīdu.

svārstošu ķēdes spole rada svārstības tikai ja tiek uzglabāts maksas. Kad izlaižot caur to, tas uzkrājas maksu, kas pēc tam dod pie ķēdes, kad sprieguma kritumiem.

spole vadi parasti ir ļoti zema pretestība, kas vienmēr paliek nemainīgs. Svārstības ķēde ķēde bieži notiek pārmaiņas sprieguma un strāvas stiprums ampēros. Šīs izmaiņas ir pakļauta noteiktiem matemātiskiem likumiem:

• U = U ₀ * cos (w * (tt _0), kur
  U - spriegums pie laikā t,
  U ₀ - spriegums laikā t _0,
  w - frekvences elektromagnētiskās svārstības.

Vēl viens svarīgs komponents ķēdes ir elektriskais kondensators. Šis elements sastāv no divām plāksnēm, kas atdalītas ar dielektrisku. Slāņa starp elektrodiem biezums ir mazāks nekā to lielumu. Šis dizains ļauj uzkrāt uz izolatora elektriskais lādiņš, kas pēc tam var nosūtīt uz ķēdi.

Atšķirībā kondensators baterija ir tā, ka nav konvertējot vielu ar elektrisko strāvu, un ir tiešs uzkrāšanās maksas elektriskā laukā. Tādējādi, izmantojot kondensators var būt pietiekami liels, lai uzkrāt maksa, ko var dot visu uzreiz. Šajā gadījumā, strāva ķēdē ir ievērojami palielinājies.

Arī svārstību kontūrs veido vēl vienu elementu: rezistors. Šis elements ir pretestība, un, lai kontrolētu pašreizējo un sprieguma ķēdē. Ja konstantu spriegumu palielināt pretestību rezistoru, pašreizējais samazināsies Oma likums:

• I = U / R, kur
  I - strāva,
  U - spriegums,
  R - pretestība.

induktors

Pieņemsim ņemt tuvāk apskatīt visu informāciju par induktors un labāk sapratīs savu funkciju rezonanses ķēdē. Kā jau esam teikuši, pretestība šī elementa tiecas uz nulli. Tātad, kad ir pievienots līdzstrāvas ķēdē varētu notikt īssavienojumu. Tomēr, ja spole pieslēgts maiņstrāvas ķēdes, tā darbojas pareizi. Tas noved pie secinājuma, ka elements ir rezistenci pret maiņstrāvu.

Bet kāpēc tas notiek un kā rezistence rodas, kad maiņstrāva? Lai atbildētu uz šo jautājumu, mums ir nepieciešams vērsties pie fenomenu sevi induktivitāte. Ar pagājušo spoles strāvas tajā ir EDS (EMF), kas rada šķērsli pašreizējam pārmaiņām. Šā spēka lielums ir atkarīgs no diviem faktoriem: spoles strāvu un atvasinājuma attiecībā uz laiku. Matemātiski šī atkarība ir izteikta ar vienādojumu:

• E = -L * I '(t), kur
  E - EMF,
  L - induktivitāte vērtība spole (katra spole ir atšķirīga un atkarīga no tinumu spoles skaitu un to biezuma)
  I "(t) - laika atvasinājumu ar strāvas (strāvas izmaiņu likmi).

DC Power laika gaitā nav mainījies, tāpēc tā izturību, ja tiek pakļauti rasties.

Bet AC visas tās parametri ir pastāvīgi mainās sinusoidālu vai kosinuss likumu, izraisot EDS, kas novērš šīs izmaiņas. Šāda pretestība sauc indukcija un aprēķina pēc formulas:

• X _L = w * _L, kur
  w - frekvence svārstību kontūrs,
  L - induktivitāti spole.

Pašreizējais intensitāte solenoīda lineāri palielinās un samazinās atbilstoši dažādiem likumiem. Tas nozīmē, ka, ja jūs apturēt plūsmu strāvas spole, tas turpinās kādu laiku, lai sniegtu maksas šajā ķēdē. Un, ja tas pēkšņi pārtraukt strāvas plūsmu, tiks nošauti no fakta, ka maksa būs mēģināt izkļūt un izplatīt spole. Tas ir - nopietna problēma rūpnieciskajā ražošanā. Šis efekts (kaut arī nav pilnīgi saistīta ar svārstību kontūra) var novērot, piemēram, noņemot spraudni no ligzdas. Šādā gadījumā izlaiž dzirksteli, ka šāda mēroga nevar kaitēt personu. Tas ir saistīts ar to, ka magnētiskais lauks neizzūd uzreiz, bet pakāpeniski izkliedētas, inducējot strāvu citos diriģentiem. Industriālā mērogā pašreizējais spēks ir daudzas reizes lielāks nekā mūsu parastās 220 voltu, tāpēc pārtraukums ražošanas ķēdes posmā var izraisīt dzirksteles tādu spēku, kas radīs daudz kaitējumu gan augu un vīrietis.

Coil - ir pamats, kas, no kuriem svārstību ķēde ir. Induktors iekļautās solenoīdi secīgi pievienotas. Tālāk, mēs tuvāk apskatīt visu informāciju par šā elementa struktūra.

Kas ir induktivitāte?

Indukcijas spole oscillating circuit - ir individuāls parametrs, kas skaitliski ir vienāds ar electromotive spēku (voltos), kas notiek kontūrā, kad strāva variācija no 1. A par 1 sekundi. Ja solenoīda ir savienots ar līdzstrāvas ķēdē, tā induktivitāte apraksta enerģiju no magnētiskā lauka, kas ir izveidota ar šo strāvu ar formulu:

• W = (L * I ²⁾ / 2, kur
  W - magnētiskā lauka enerģija.

indukcijas koeficients ir atkarīgs no daudziem faktoriem: ģeometriju solenoīda, ar magnētiskām īpašībām, kodola skaita spoles vadu. Vēl šī rādītāja iezīme ir tā, ka tas vienmēr ir pozitīvs, jo mainīgie, uz kuriem tā ir atkarīga, nevar būt negatīvs.

Induktivitāti var definēt kā īpašumā diriģents ar pašreizējā veikala enerģijas magnētisko lauku. To mēra Henry (nosaukts pēc amerikāņu zinātnieka Dzhozefa Genri).

Turklāt solenoīda svārstību kontūrs sastāv no kondensatora, kas tiks apspriesti turpmāk tekstā.

elektriskā kondensators

Kapacitātes nosaka oscilatoru circuit kapacitātes elektrisko kondensators. Tās izskats ir rakstīts iepriekš. Tagad Ļaujiet mums pārbaudīt fiziku procesiem, kas notiek tajā.

Tā kondensatora plates ir izgatavotas no diriģents, tad tas var plūst elektriskā strāva. Tomēr starp divām plāksnēm ir šķērslis. Izolators (tie var būt gaiss, koka vai cita materiāla ar augstu izturību Sakarā ar to, ka maksa nevar pārvietot no viena gala no vadu uz otru, ir uzkrāšanās to kondensatora plāksnēm, tādējādi palielina magnētisko un elektrisko jaudu. lauki ap to. Tādējādi, pēc izbeigšanas maksas ieņēmumiem visu elektroenerģiju uzkrāto uz plāksnēm, sāk jānosūta uz ķēdi.

Katrs kondensators ir nominālo spriegumu, optimālu tās darbību. Ja jūs ilgi, lai izmantotu elementu pie sprieguma augstāka nekā nominālvērtība, dzīves laikā ir ievērojami samazināts. No svārstīgā ķēdes kondensators pastāvīgi ietekmē straumes, un tāpēc, ja izvēlēts jābūt ļoti uzmanīgiem.

Papildus parastajiem kondensatoru, kuras tika apspriestas, ir arī elektriskās divslāņu kondensatori. Tas ir daudz sarežģītāka elements: to var raksturot kā krustojot akumulatoru un kondensators. Parasti, dielektriskā elektriskā divslāņu kondensatoru ir organiskas vielas, starp kurām ir elektrolītu. Kopā tie rada elektrisko dubultā slāņa, kas ļauj uzkrāt šajā dizainā pie reizes vairāk enerģijas nekā parastā kondensators.

Kāda ir jaudas kondensatoru?

Kapacitātes kondensatora ir attiecība kondensatora maksas spriegumam, kurā tas atrodas. Aprēķināt šo vērtību var būt ļoti vienkārša, izmantojot matemātiskas formulas:

• C = (e ₀ * S) / d, kur
  e ₀ - dielektriskā konstante no dielektriskā materiāla (kārtains vērtība)
  S - platība no kondensatora plāksnēm,
  d - attālums starp plāksnēm.

Par kapacitātes kondensatora uz attālumu starp elektrodiem atkarība, ir skaidrojams ar fenomenu elektrostatiskā indukcija ir mazāks nekā attālums starp plāksnēm, jo tie ietekmē viens otru (kulons), jo lielāka maksa elektrodi un mazāk stresa. Un, kad spriegums vērtība jaudas pieaugumu, jo tas arī var aprakstīt ar šādu formulu:

• C = q / U, kur
  q - maksa kulonos.

Tas ir runāt par mērvienību šī daudzuma. Kapacitātes mēra farads. 1 farads - pietiekami liela vērtība, tāpēc pašreizējās kondensatori (nav Supercapacitors), ir kapacitātes mēra picofarads (vienā trillionth farads).

rezistoru

Pašreizējā ar rezonanses ķēdē ir atkarīgs arī no pretestības no ķēdes. Un turklāt diviem aprakstītajiem elementiem, kas veido svārstību kontūru (spole, kondensators), ir vēl trešais - rezistoru. Viņš ir atbildīgs, lai radītu vilkt. Rezistors atšķiras no citiem elementiem, kas tai ir augsta izturība, kas var tikt mainītas dažos modeļos. Rezonanses ķēde tā veic jaudas vadības funkciju magnētiskā lauka. Ir iespējams pieslēgt vairākus rezistori virknē vai paralēli, tādējādi palielinot pretestību ķēdes.

Šī elementa pretestība ir atkarīgs arī no temperatūras, tāpēc jāuzmanās, lai savu darbu šajā ķēdē, jo pagājušo strāvas laikā karsē.

Pretestību mēra Omi, un tā vērtība var aprēķināt, izmantojot šādu formulu:

• R = (p * l) / S, kur
  p - materiāls pretestību rezistoru (mēra (ohm * mm ²⁾ / m);
  l - garums no rezistoriem (metros);
  S - šķērsgriezuma laukums (kvadrātmetros milimetros).

Kā sasiet cilpu parametrus?

Tagad mēs esam pietuvojās fiziku darbības svārstīgā ķēdē. Laika gaitā maksa par kondensatora plāksnēm mainās atkarībā no otrās kārtas diferenciālvienādojuma.

Ja jūs atrisināt šo vienādojumu, tas nozīmē, dažas interesantas formulas, kas apraksta procesus, kas notiek šajā ķēdē. Piemēram, cikliskā frekvenci var izteikt ziņā kapacitātes un induktivitāte.

Tomēr lielākā daļa vienkāršu formulu, kas ļauj aprēķināt daudz nezināmo - Thomson vienādojums (nosaukts pēc britu fiziķis Viljams Thomson, kurš atveda 1853. gadā):

• T = 2 * f * (L * C) ^1/2.
  T - starp elektromagnētisko svārstību,
  L un C - attiecīgi, induktivitāti oscilējošā ķēdes spole un kapacitātes shēmas elements,
  n - skaits pi.

kvalitātes faktors

Ir vēl viens svarīgs daudzums, kas raksturo kontūru darbu - kvalitātes faktors. Lai saprastu, kas tas ir, jums vajadzētu atsaukties uz šo procesu, kā rezonanse. Šī parādība, kurā amplitūda kļūst maksimālo jaudu pie nemainīga vērtība, kas ir šūpoles atbalstu. Rezonanse var izskaidrot ar vienkāršu piemēru: ja jūs sākat, lai push šūpoles uz beat to biežumu, tie tiks paātrināta, un to "amplitūda" palielināsies. Bet, ja jums nav push ritmu, tie palēninās. Pēc rezonanses, bieži izkliedē daudz enerģijas. Lai varētu aprēķināt vērtību zudumu, mēs izgudroja parametrs, piemēram, kvalitātes faktors. Tas ir koeficients ir vienāds ar attiecību enerģiju, kas atrodas sistēmā, lai zudumiem, kas rodas vienā ciklā ķēdē laikā.

circuit kvalitāte faktors tiek aprēķināta saskaņā ar formulu:

• Q = (w ₀ * W) / P, kur
  w ₀ - rezonanses leņķisko frekvenci svārstību;
  W - enerģijas saglabāta vibrācijas sistēmā;
  P - jaudas izkliedes.

Šis parametrs - mērvienības, jo faktiski parāda enerģijas attiecība: uzglabāt pavadīts.

Kas ir ideāls svārstīgas circuit

Lai labāk izprastu procesiem sistēmā fizikas nāca klajā ar tā saukto ideālo svārstību ķēdē. Tas ir matemātisks modelis, kas pārstāv ķēde kā sistēma ar nulles pretestību. Tajā ir undamped harmonisko svārstības. Šis modelis ļauj iegūt ar aptuveno formula aprēķinu ķēdes parametrus. Viens no šiem parametriem - kopējā enerģijas:

• W = (L * I ²⁾ / 2.

Šāda vienkāršošana ievērojami paātrināt aprēķinus un ļauj novērtēt automātiskie īpašības, izmantojot iepriekš īpašībām.

Kā tas darbojas?

Visas svārsta ķēdes darbības ciklu var iedalīt divās daļās. Tagad mēs redzēsim tieši notiekošos procesus katrā daļā.

• Pirmā posma plate kondensators, uzlādēts pozitīvi, sāk pildīt, padarot strāva ķēdē. Šajā brīdī, pašreizējais iet no pozitīvas uz negatīvu maksas, bet iet caur spoli. Līdz ar to, elektromagnētiskie vibrācijas notikt šajā ķēdē. Strāva, kas iet caur spoli, tas kustas uz otru plāksni un uzlādē to pozitīvi (bet pirmo elektrodu, kas strāva ir staigājis, negatīvi lādētu).
• Otrajā posmā notiek tieši pretējs process. Pašreizējais iet no pozitīvā plāksnes (kas sākumā bija negatīva) uz negatīvu, iet atkal caur spoli. Un visi maksājumi nostāsies savās vietās.

Cikls tiek atkārtots tik ilgi, kamēr kondensators ir uzlādēts. Ideālā rezonanses ķēdes šis process ir bezgalīgs, un reālā jaudas zudums ir neizbēgams saistīts ar dažādiem faktoriem: Apkures, kas rodas sakarā ar to pastāv pretestības ķēdes (Džoula siltuma), un tamlīdzīgi.

Realizētā circuit design

Papildus vienkāršu shēmu "spoles-kondensatora" un "spole rezistora-kondensators", ir arī citas iespējas, izmantojot kā pamatu svārstību ķēdē. Tas, piemēram, paralēli ķēde, kas ir raksturīgs ar to, ka tur ir elements ķēdes (jo tā eksistē vien, tas būtu par sērijas ķēde un kas tika apspriests šajā rakstā).

Ir arī citi veidi, konstrukcijas, tai skaitā dažādu elektrisko komponentu. Piemēram, ir iespējams izveidot savienojumu ar tīklu tranzistors, kas atver un slēdz ķēde ar frekvenci, kas vienāda ar svārstību frekvenci ķēdē. Tādējādi sistēma instalēt undamped svārstības.

Ja svārstību ķēde tiek izmantota?

Visvairāk pazīstami mums izmantošana komponentiem ķēdes - tā Elektromagnēti. Tie, savukārt, tiek izmantotas intercom sistēmas, motori, sensori un daudzas citas mazāk tradicionālās jomās. Vēl viens pieteikums - oscilatoru. Faktiski, tā ir izmantošana ķēdes ir ļoti pazīstams mums: šajā veidlapā, tā tiek izmantota mikroviļņu radīt viļņus mobilo un bezvadu sakaru pārraidīt informāciju no attāluma. Tas viss ir saistīts ar to, ka svārstības elektromagnētisko viļņu var kodētā tādā veidā, ka tas būs iespējams pārraidīt informāciju lielos attālumos.

Induktors pati par sevi var izmantot kā elements, lai transformators, divas spoles ar dažādu skaitu tinumu var iziet cauri elektromagnētiskā lauka savu lādiņu. Bet kā solenoīdi raksturlielumi atšķiras, un pašreizējos rādītājus abās ķēdēm, kas ir saistīti ar diviem induktivitāte mainīsies. Tādējādi, var pārvērst spriegumu uz strāvas, teiksim 220 voltus pašreizējā ar spriegumu 12 volti.

secinājums

Mēs sīki uz oscilējošā ķēdes principu un katru daļu atsevišķi. Mēs uzzinājām, ka oscilējošā ķēdes - ierīce, kas paredzēta, lai radītu elektromagnētiskos viļņus. Tomēr tas ir tikai pamati Kompleksa mehānikā tie, šķietami vienkāršiem elementiem. Uzziniet vairāk par intricacies ķēdes un tā sastāvdaļas var būt no specializētās literatūras.