Titrajnog kruga - to je ... Princip rada

Titrajnog kruga - uređaj za generiranje (stvaranje) elektromagnetskih oscilacija. Od svog osnutka do danas se koristi u mnogim znanstvenim i tehnološkim područjima u rasponu od svakodnevnog života do velikih tvornica za proizvodnju vrlo različitih proizvoda.

Od što to čine?

Oscilacija krug uključuje zavojnica i kondenzator. Osim toga, također mogu biti prisutne otpornik (varijabilnu elementa otpornost). Induktor (ili magnetski, kao što se ponekad naziva) je štap na koji se namota rana nekoliko slojeva, koji se obično bakrena žica. To je taj element stvara oscilacije u oscilatome krug. Bar, koji se nalazi u sredini, često nazivaju prolazna, ili jezgra, a zavojnica se ponekad naziva solenoid.

titrajnog kruga svitka stvara oscilacije samo ako se skladišti naboj. Prilikom prolaska struje kroz njega, on akumulira naboj koji je tada daje na krug kada napon padne.

zavojnica žice obično imaju vrlo nizak otpor, koji uvijek ostaje konstantna. Krug oscilacija krug često događa promjenu napona i jakosti struje. Ova promjena podliježe određenim matematičkim zakonima:

• U = ₀ * U cos (w * (tt _0), pri čemu
  U - napon na vremenu t,
  U ₀ - napon u vremenu t _0,
  W - frekvencija oscilacije elektromagnetske.

Druga bitna komponenta sklopa je električni kondenzator. Ovaj element sastoji se od dvije ploče koje su odvojene od dielektrika. Debljina sloja između elektroda je manji od njihove veličine. Ovaj dizajn omogućava da se akumuliraju na-izolatoru električni naboj, koji zatim možete poslati u krug.

Za razliku od kondenzatorske baterije je da nema pretvorba tvari električnu struju, a postoji izravna nakupljanje naboja u električnom polju. Dakle, preko kondenzatora može biti dovoljno velik da se akumuliraju naboj, koji može dati sve odjednom. U tom slučaju, struja u krugu uvelike je porastao.

Također, oscilacija krug se sastoji od još jednog elementa: otpornika. Ovaj element ima otpor i za kontrolu struje i napona u strujnom krugu. Ako kod konstantnog napona za povećanje otpora otpornika, struja će se smanjiti za Ohmov zakon:

• I = U / R, gdje
  I - struja,
  U - napon,
  R - otpor.

induktor

Idemo uzeti bliži pogled na sve detalje induktor i bolje će razumjeti svoju ulogu u rezonantnom krugu. Kao što smo rekli, otpor ovog elementa teži nuli. Dakle, kada je spojen na DC krug će se pojaviti kratkog spajanja. Međutim, ako je zavojnica spojeni na AC krug, to radi ispravno. To dovodi do zaključka da je element ima otpornost na izmjenične struje.

Ali zašto se to događa i kako otpor nastaje kada izmjeničnu struju? Da bi odgovorili na ovo pitanje moramo obratiti fenomen samoinduktivnost. Sa protokom struje svitka u njemu postoji električnog sila (EMS), što stvara prepreku trenutne promjene. Veličina te sile ovisi o dva faktora: svitka struje i derivata s obzirom na vrijeme. Matematički, to ovisnost izražava se jednadžbom:

• E = L * F (t), pri čemu
  E - EMF,
  L - induktivitet vrijednost svitka (za svaku zavojnicu je različita i ovisi o broju namotaja spirale i njihovoj debljini)
  I „(t) - derivacija po vremenu struje (trenutnom stopa promjene).

DC Power tijekom vremena ne mijenja, tako da je njegova otpornost kada je izložen nastati.

No, na AC svi njegovi parametri se stalno mijenja u sinusoide ili kosinusa zakona, što uzrokuje elektromotorne sile koja sprječava te promjene. Takav otpor naziva indukcija i izračunat je formulom:

• X _L w * _L, gdje
  W - frekvencija oscilacije krug,
  L - induktivitet zavojnice.

Sadašnji intenzitet u solenoida linearno povećava i smanjuje prema različitim zakonima. To znači da ako se zaustavi protok struje u svitku, to će se nastaviti još neko vrijeme kako bi se naboj u krug. A ako se to naglo prekinuti dotok struje, tu će biti snimljen iz činjenice da je optužba će pokušati izaći i biti distribuiran zavojnicu. To je - ozbiljan problem u industrijskoj proizvodnji. Taj efekt (iako ne sasvim odnose na vibracijskom spoja) može promatrati, na primjer, prilikom skidanja utikač. U tom slučaju preskače iskra koja na takvim razmjerima ne može naškoditi osobu. To je zbog činjenice da je magnetsko polje ne odmah nestati, ali postupno raspršila, izazivanje struje u drugim vodičima. U industrijskoj skali trenutna snaga je mnogo puta veći od naših uobičajenih 220 volti, tako da je prekid u proizvodnom lancu može izazvati iskre takvu silu koja će uzrokovati puno štete na oba postrojenja i čovjeka.

Coil - je temelj iz kojeg oscilacija krug. Induktor uključeni zavojnice sekvencijalno dodani. Zatim smo se bliži pogled na sve pojedinosti o strukturi tog elementa.

Što je induktivitet?

Prigušni svitak titrajnog kruga - je pojedinac parametar koji je numerički jednaka elektromotorna sila (u voltima), koja se pojavljuje u krug, kada struja varijacija 1 A za 1 sekundu. Ako solenoid spojen na DC krug, njegov induktivitet opisuje energiju magnetskog polja, koji je stvorio ovu struju prema formuli:

• W = (L * I ²⁾ / 2, gdje
  W - energija magnetskog polja.

induktivitet koeficijent ovisi o mnogim čimbenicima: geometriju solenoida, magnetskih karakteristika jezgre i na broj namotaja žice. Još jedna značajka ovog pokazatelja je da je uvijek pozitivna, jer su varijable o kojima to ovisi, ne može biti negativna.

Induktivitet također se može definirati kao svojstvo vodiča s trenutnom pohranjivanje energije u magnetskom polju. Ona se mjeri u Henry (nazvan po američkom znanstveniku Dzhozefa Genri).

Nadalje elektromagnetski oscilacija krug se sastoji od kondenzatora, koji će biti objašnjeno u nastavku.

Električni kondenzator

Kapacitet određena je oscilator spoja kapacitivnosti električnog kondenzatora. Njegov izgled je gore napisano. Sada Neka nas ispitati fizike procese koji se dešavaju u njemu.

Budući da se kondenzator ploče izrađene od dirigenta, onda to može teći struja. Međutim, između dvije ploče je prepreka. Izolacijsko (oni mogu biti zrak, drva ili drugih materijala visoke otpornosti s obzirom na činjenicu da je naboj ne može premjestiti s jednog kraja žice na drugu, tu je to akumulacija na kondenzatorskih ploča na taj način povećava magnetsku i električnu energiju. polja oko njega. Tako je na prestanak punjenja nastavlja sve električnu energiju akumuliranu na pločama, počinje da se prenose u krug.

Svaki kondenzator ima nazivni napon, optimalno za svoj rad. Ako dugo iskorištavati element pri naponu veća od nominalne, životni vijek znatno se smanjuje. Kondenzator od oscilatome krug stalno je pod utjecajem struje pa kada biraju trebali biti vrlo oprezni.

Osim uobičajenih kondenzatora, koje se raspravljalo, postoje i električni dvostruki sloj kondenzatora. To je složeniji elementa: to se može opisati kao križ između baterije i kondenzatora. Tipično, dielektrična u električni dvoslojne kondenzatori su organske tvari, između kojih je elektrolit. Zajedno stvaraju električni dvostruki sloj, što omogućuje da se akumuliraju u ovom dizajnu na puta više energije od konvencionalnih kondenzator.

Što je kapacitet kondenzatora?

Kapacitet kondenzatora je omjer kondenzator zadužen za napon na kojoj se nalazi. Izračunajte tu vrijednost može biti vrlo jednostavan, uz pomoć matematičkom formulom:

• C = (e ₀ * S) / d, gdje
  e ₀ - dielektrična konstanta od dielektričnog materijala (tablični)
  S - površina kondenzator ploča,
  d - razmak između ploča.

Ovisnost kapacitet kondenzatora na razmaku elektroda, objašnjava fenomen elektrostatskog indukcije je manji od razmaka između ploča, više utječu jedna na drugu (kulon), veća je naboj elektrode i manje stresa. A kada je napon vrijednost povećanja kapaciteta, jer to također može opisati sljedećom formulom:

• C = q / U, pri čemu
  q - naboj u coulombs.

To je govoriti o mjernim jedinicama od te količine. Kapacitet se mjeri u faradi. 1 farad - dovoljno velike vrijednosti, tako da postojeća kondenzatori (nije supercapacitors) imaju kapacitet mjeri u picofarads (jedan trilioniti farad).

otpornik

Struja u rezonantnom krugu ovisi o otpornosti krug. A osim dviju opisanih elemenata koji čine oscilirajući krug (zavojnice, kondenzator), postoji i treća - otpornik. On je odgovoran za stvaranje otpora. Otpornik razlikuje od ostalih elemenata u tome što ima veliku otpornost, što može varirati u nekim modelima. Rezonantne krug obavlja kontrolu snage funkciju magnetskog polja. Moguće je spojiti nekoliko otpornika u seriju ili paralelno, čime se povećava otpor kruga.

Otpor ovog elementa ovisi o temperaturi, tako da treba paziti na svoj rad u krug, budući da se zagrijava za vrijeme prolaska struje.

Otpor mjeri se u oma, a njegova vrijednost se može izračunati pomoću formule:

• R = (p * l) / S, pri čemu
  p - materijal otpor otpornika (mjereno u (Ohm * ^{2 mm)} / m);
  l - duljina otpornika (u metrima);
  S - površina poprečnog presjeka (u kvadratnim milimetrima).

Kako vezati parametara petlje?

Sada smo došli blizu fizike rada oscilatome krug. Tijekom vremena punjenja na kondenzatorskih ploča mijenja u skladu s diferencijalne jednadžbe drugog reda.

Ako riješiti ovu jednadžbu, to podrazumijeva i neke zanimljive formule koje opisuju procese koji se odvijaju u krug. Na primjer, ciklički frekvencija se može izraziti u smislu kapaciteta i induktiviteta.

Međutim, većina jednostavna formula koja omogućuje da izračunati mnoge nepoznanice - Thomson jednadžba (nazvana po britanskom fizičaru William Thomson, koji ju je doveo 1853. godine):

• T = 2 * f * (L * C) ^1/2.
  T - između elektromagnetskih oscilacija
  L i C - prema tome, induktivitet titrajnog kruga svitka i elementa kapacitivnost kruga,
  n - broj pi.

faktor kvaliteta

Postoji još jedna važna količina koja opisuje konture rada - čimbenik kvalitete. Da bi se razumjelo ono što je, trebali biste se odnose na ovaj proces kao rezonancije. Ovaj fenomen, u kojem je amplituda postaje maksimalnu snagu pri konstantnoj vrijednosti, što je ljuljačka za podršku. Rezonancija može objasniti jednostavnim primjerom: ako počnete gurati ljuljačka u ritmu njihove frekvencije, oni će se ubrzati, a njihova „amplituda” će se povećati. Ali ako ne gurati pobijediti, oni će usporiti. U rezonanciji, često rasipa puno energije. Da bi se mogli izračunati vrijednost gubitka, izmislili smo parametar kao što je faktor kvalitete. To je koeficijent jednak je omjeru energije, koji se nalazi u sustavu, na gubitke koji se javljaju tijekom jednog ciklusa u krug.

Faktor kvaliteta spoja izračunat je prema formuli:

• Q = (w * ₀₎ W / P, gdje
  w _{je 0} - rezonantne frekvencije kutnog oscilacija;
  W - energija pohranjena u sustavu vibracijskog;
  P - gubitak snage.

Ovaj parametar - bezdimenzijska jer zapravo pokazuje omjer energije: Pohranjeno za potrošen.

Koja je idealna oscilirajući krug

Za bolje razumijevanje procesa u sustavu fizike smislio tzv idealno titrajnog kruga. To je matematički model koji predstavlja krug kao sustav s nula otpora. U njemu su neovlažen harmonijske oscilacije. Ovaj model omogućuje dobili približni parametre izračuna formula krug. Jedan od tih parametara - ukupne energije:

• W = (L * I ²⁾ / 2.

Takvo pojednostavljenje uvelike ubrzati izračune i dopustiti ocijeniti karakteristike krug sa zadanim karakteristikama.

Kako se to radi?

Sve titrajnog kruga operativni ciklus se može podijeliti u dva dijela. Sada ćemo vidjeti točno procese koji se odvijaju u svakom dijelu.

• Prva faza ploča kondenzator, napunjena pozitivno, počinje pražnjenje, čineći struju u krugu. U ovom trenutku, struja ide od pozitivnog do negativnog naboja, dok prolazi kroz zavojnicu. Prema tome, elektromagnetski vibracije javljaju u krug. Struje koja prolazi kroz zavojnicu, ona se seli na drugi tanjur i naplaćuje ga pozitivno (a prve elektrode koja struja hodali, negativno nabijeni).
• Druga faza odvija direktno suprotan proces. Struja prolazi s pozitivne ploče (koja je u početku bio negativan) na negativno, opet prolazi kroz zavojnicu. I svi troškovi pasti na svoje mjesto.

Ciklus se ponavlja sve dok se kondenzator napuni. U idealnom rezonantnom krugu taj proces je beskonačan, a stvarni gubitak snage je neizbježan zbog različitih čimbenika: zagrijavanja koje nastaje zbog postojanja otpor u krugu (Joule topline), i slično.

Dizajn izvedbe sklopa

Uz jednostavne sklopove „coil-kondenzator” i „zavojnica-otpornik-kondenzator”, postoje i druge opcije, koriste se kao osnova oscilacije krug. To je, na primjer, paralelni krug koji je naznačen time da postoji element kruga (jer kao što postoji na miru, to će biti iz serije krug i od kojih je objašnjeno u članku).

Postoje i druge vrste konstrukcije, uključujući razne električne komponente. Na primjer, moguće je povezati na mrežu tranzistor koji će otvoriti i zatvoriti krug s frekvencijom jednakom frekvencija titranja kruga. Dakle, sustav će instalirati neovlažen oscilacije.

Ako se koristi oscilacija krug?

Najviše nam poznate korištenje komponenti kruga - to elektromagneta. Oni, pak, koriste se u interkom sustavi, motori, senzori, i mnoge druge manje uobičajene područja. Druga primjena - oscilator. U stvari, to je korištenje sklop je jako nam poznate: u ovom obliku, ona se koristi u mikrovalnoj stvoriti valove u mobilne i bežične komunikacije za prijenos podataka na udaljenosti. Sve je to zbog činjenice da su oscilacije elektromagnetskih valova može biti kodirana na takav način da će biti moguće prenositi podatke preko velike udaljenosti.

Zavojnica sama može koristiti kao element za transformator, dvije zavojnice s različitim brojem namotaja može proći kroz elektromagnetsko polje njihov naboj. No, kao i solenoida karakteristike razlikuju, te aktualnim brojkama u dva kruga, koje su povezane s dva induktiviteta će se razlikovati. Dakle, može se pretvoriti napon struje, recimo 220 volti u tijeku s naponom od 12 volti.

zaključak

detaljno smo načelo titrajnog kruga i svaki dio zasebno. Naučili smo da je titrajnog kruga - uređaj dizajniran za generiranje elektromagnetskih valova. Međutim, to je samo osnove složene mehanike ovih naizgled jednostavnih elemenata. Saznajte više o zamršenosti kruga i njegovih komponenti može biti iz stručne literature.