Oscilante cirkviton - tio estas ... La principo de operacio

Oscilante cirkviton - aparato por generado (kreo) de elektromagneta osciladoj. De ĝia komenco ĝis hodiaŭ ĝi estas uzata en multaj sciencaj kaj teknologiaj areoj kiuj iras de ĉiutaga vivo al grandaj fabrikoj produktas tre malsama produktoj.

De kion ĝi konsistas?

La oscilado cirkviton inkludas bobeno kaj kondensilo. Krome, povas ankaŭ ĉeesti rezistilo (variablo rezisto elemento). Induktilo (aŭ solenoide, kiel oni foje nomas) estas vergo sur kiu zigzagojn estas serpentumis pluraj tavoloj, kiuj ĝenerale estas kupro drato. Estas ĉi elemento kreas osciladoj en la _oscillatory_ cirkviton. Trinkejo, lokita en la mezo, ofte nomita sufokas, aŭ kernon, kaj la bobeno estas foje nomata solenoide.

oscilante cirkviton bobeno kreas osciladoj nur se Stokita zorge. Kiam pasante kurento tra ĝi, ĝi amasigas ŝargon kiu tiam donas al la cirkvito kiam la tensio gutoj.

bobeno dratojn ĝenerale havas tre malaltan reziston, kiu ĉiam restas konstanta. La oscilado cirkviton cirkviton ofte okazas ŝanĝon en tensio kaj amperaje. Tiu ŝanĝo estas subjekto al certaj matematikaj leĝoj:

• U = U ₀ * cos (c * (tt _0), kie
  U - tensio ĉe la tempo t,
  U ₀ - tensio je tempo t _0,
  w - ofteco elektromagneta osciladoj.

Alia esenca komponanto de la cirkvito estas elektra kondensilo. Tiu elemento konsistas el du telerojn kiuj estas apartigitaj per dielektriko. La dikeco de la mantelo inter la elektrodoj estas malpli ol ilia grandeco. Tiu dezajno permesas amasigi sur-aislante elektra ŝargo, kiu povas tiam sendi al la cirkvito.

Kontraste kondensilo baterio estas ke ekzistas neniu konvertiĝo de substancoj de la elektra fluo, kaj estas rekta amasiĝo de ŝarĝo en elektra kampo. Tiel, per la kondensilo povas esti sufiĉe granda por amasigi la akuzo, kiu povas esti donita subite. En ĉi tiu kazo, la fluo en la cirkvito estas tre forte.

Ankaŭ, la oscilado cirkviton konsistas el pli elemento: rezistilo. Tiu elemento havas reziston kaj por kontrolado de la nunaj kaj tensio en la cirkvito. Se ĉe konstanta tensio por pliigi reziston de la rezistilo, la nuna malpliiĝos de Ohm leĝo:

• Mi = U / R, kie
  Mi - fluo,
  U - tensio,
  R - rezisto.

induktilo

Ni prenu pli proksiman rigardi ĉiujn detalojn de la induktilo kaj pli bone komprenos lian funkcion en la resonante cirkvito. Kiel ni diris, la rezisto de tiu elemento inklinas nulon. Tiel, kiam ligitaj al PK cirkviton okazus mallongaj circuiting. Tamen, se la bobeno konektita al la AK cirkvito, ĝi funkcias ĝuste. Ĉi tio kondukas al la konkludo, ke la elemento havas reziston al alterna kurento.

Sed kial estas tiu okazante kaj kiel rezisto okazas kiam alterna nuna? Por respondi tiun demandon ni devas turni al la fenomeno de mem-induktanco. Kun la paŝo de la bobeno aktuala en ĝi ekzistas forton electromotriz (EMF), kiu kreas obstaklon al la aktuala ŝanĝo. La grando de ĉi tiu forto dependas de du faktoroj: la bobeno nunaj kaj la derivaĵo kun respekto al tempo. Matematike, tiu dependeco estas esprimita per la ekvacio:

• E = -L mi '(t), kie
  E - EMF,
  L - induktanco valoro de la bobeno (por ĉiu bobeno estas malsama kaj dependas de la nombro de zigzagojn de la bobenoj kaj ilia dikeco)
  Mi (t) - tempa derivaĵo de la nuna (nuna ŝanĝo rapideco).

PK Potenco super tempo ne ŝanĝiĝis, do ĝia rezisto kiam malkovrita al ekesti.

Sed AC ĉiuj ĝiaj parametroj estas konstante ŝanĝanta en sinusoidal aŭ kosinuso leĝo, kaŭzante electromotriz forto, kiu evitas ĉi tiujn ŝanĝojn. Tia rezisto nomiĝas indukto kaj kalkulita per la formulo:

• X _L = w * _L, kie
  w - frekvenco de oscilado cirkviton,
  L - induktanco de la bobeno.

La intenseco de fluo en la solenoide lineare pliigas kaj malpliigas laŭ malsamaj leĝoj. Tio signifas, ke se vi halti la fluon de fluo en la bobeno, ĝi daŭrigos dum iom da tempo por doni la instrukcion en la cirkvito. Se ĉi abrupte interrompas la fluon de fluo, tie estos pafita el la fakto, ke la akuzo provos eliri kaj esti distribuita bobeno. Tio estas - grava problemo en industria produktado. Tiu efiko (kvankam ne tute rilataj al la oscilado cirkviton) povas observi, ekzemple, kiam forigante la kromprogramon de la bazo. En ĉi tiu kazo saltas la fajreron kiu sur tia skalo povas damaĝi personon. Estas pro tio, ke la magneta kampo ne malaperas tuj, sed iom post iom dispelis, induktante kurentoj en aliaj konduktoroj. En industria skalo la aktuala forto estas multfoje pli granda ol nia kutima 220 voltoj, do la interrompo en la ĉeno de produktado povas kaŭzi fajreroj tia forto kiu kaŭzos multajn damaĝon al ambaŭ la planto kaj la viro.

Coil - estas la fundamento de tiu de kiu la oscilado cirkviton estas. Induktilo inkluzivita solenoides sinsekve aldonis. Tuj, ni preni pli proksiman rigardon ĉe ĉiuj detaloj de la strukturo de tiu elemento.

Kio estas la induktanco?

Inductancia bobeno oscilante cirkviton - estas individua parametron kiu estas ciferece egalaj al la forton electromotriz (en voltoj), kiu okazas en cirkvito kiam aktuala variado de 1 A por 1 sekundo. Se la solenoide estas konektita al PK cirkviton, ĝia induktanco priskribas la energion de magneta kampo, kiu estas kreita de ĉi tiu fluo de la formulo:

• W = (L * I ²⁾ / 2, kie
  Ok - la magneta kampo energio.

inductancia koeficiento dependas de multaj faktoroj: la geometrio de la solenoide, la magneta karakterizaĵoj de la kerno kaj de la nombro de bobenoj de drato. Alia karakterizaĵo de ĉi tiu indikilo estas, ke ĝi estas ĉiam pozitiva, ĉar la variabloj de kiu dependas, ne povas esti negativaj.

La inductancia povas ankaŭ esti difinita kiel propraĵo de konduktilo kun kurento vendejo energio en magneta kampo. Ĝi estas mezurita en Henry (nomita laŭ la usona sciencisto Dzhozefa Genri).

Plue solenoide oscilado cirkviton konsistas el kondensilo, kiu parolos en la sekvo.

elektra kondensilo

Kapacitanco estas determinita de la oscilo cirkviton kapacitanco elektra kondensilo. Lia apero estis skribita supre. Nun ni ekzamenu la fiziko de la procezoj kiuj okazas en ĝi.

Ekde la kondensilo teleroj estas faritaj de dirigento, tiam ĝi povas flui elektra kurento. Tamen, inter la du platoj estas obstaklo. Izolaĵo (eblas aero, ligno aŭ aliaj materialoj kun alta rezisto Pro tio, ke zorge povas movi de unu fino de la drato al la alia, ekzistas amasiĝo ĝin al la kondensilo teleroj tiel pliigas la magnetajn kaj elektrajn potenco. kampoj ĉirkaŭe. Tiel, al la fino de la akuzo procedas ĉiuj elektro amasigis sur la teleroj, ĝi komencas transdoni al la cirkvito.

Ĉiu kondensilo havas taksita tensio, optimuma por lia funkciado. Se vi longe ekspluati la elemento en tensio altaj ol la nominala, la vivdaŭro estas tre reduktita. La kondensilo de la _oscillatory_ cirkviton estas konstante tuŝitaj de fluoj kaj tial kiam elektita devus esti tre zorgema.

Krom konvenciaj kondensatoroj, kiuj diskutis, estas ankaŭ elektra duobla tavolo kondensatoroj. Jen pli kompleksa elemento: ĝi povas esti priskribita kiel kruco inter baterio kaj kondensilo. Tipe, la dielektriko en elektra duobla tavolo kondensatoroj estas organikaj substancoj, inter kiuj estas electrolito. Kune ili kreas elektra duobla tavolo, kiu permesas amasigi en ĉi dezajno foje pli da energio ol konvencia kondensilo.

Kio estas la kapacito de kondensilo?

Kapacitanco de la kondensilo estas la rilatumo de la kondensilo mastrino tensio ĉe kiu ĝi situas. Kalkuli tiun valoron povas esti tre simpla kun la helpo de matematika formulo:

• C = (e ₀ * S) / d, kie
  e ₀ - konstanta dieléctrica de la dielektriko materialoj (tabular valoro)
  S - areo de la kondensilo teleroj,
  d - la distanco inter la platoj.

La dependeco de la kapacitanco de la kondensilo de la distanco inter la elektrodoj estas klarigita per la fenomeno de elektrostatika indukto estas malpli ol la distanco inter la platoj, des pli ili influas unu la alian (kulombo), la pli granda la akuzo elektrodoj kaj malpli streso. Kaj kiam la tensio valoro de la kapablo kreskas, ĉar ĝi povas ankaŭ esti priskribita per la sekva formulo:

• C = q / U, kie
  q - gardadon en kulomboj.

Estas por paroli pri la unuecoj de mezuro de ĉi tiu kvanto. Kapacitanco estas mezurata en farads. 1 Farado - sufiĉe granda valoro, do ekzistantaj kondensatoroj (ne supercapacitors) esti pli kapacitanco mezurita picofarads (unu billonésima Farado).

rezistilo

La aktuala en la resonante cirkvito ankaŭ dependas de la rezisto de la cirkvito. Kaj krom la du priskribis elementoj kiuj konsistigas oscilante cirkviton (bobeno, kondensilo), estas tria - rezistilo. Li respondecas pri kreado trenas. Rezistilo diferencas de la aliaj elementoj en tio ĝi havas altan reziston, kiu povas varii en iuj modeloj. La resonante cirkvito ĝi plenumas la potenco kontrolo funkcio de la magneta kampo. Eblas konekti plurajn rezistiloj en serioj aŭ paralelaj, tiel pliigante la rezisto de la cirkvito.

La rezisto de ĉi tiu elemento ankaŭ dependas de temperaturo, do oni zorgu por lia laboro en la cirkvito, ĉar ĝi estas varmigita dum la paŝo de fluo.

La rezisto estas mezurata en omoj, kaj ĝia valoro povas esti kalkulita uzante la formulo:

• R = (p * l) / S, kie
  p - materialo rezisteco rezistilo (mezurita en (oma * mm ²⁾ / m);
  l - longo de la rezistiloj (en metroj);
  S - sekcia areo (en kvadrataj milimetroj).

Kiel ligi banton parametroj?

Nun ni venis proksime al la fiziko de funkciado de la _oscillatory_ cirkviton. Kun la tempo la ŝargo sur la kondensilo teleroj ŝanĝas laŭ la dua ordo diferenciala ekvacio.

Se vi solvas ĉi tiu ekvacio, ĝi implicas iun interesan formuloj priskribas la procezoj kiuj okazas en la cirkvito. Ekzemple, cikla frekvenco povas esti esprimita en terminoj de kapacitanco kaj induktanco.

Tamen, la plej simpla formulo kiu permesas kalkuli la multaj misteroj - Thomson ekvacio (nomita laŭ la brita fizikisto William Thomson, kiu venigis ŝin en 1853):

• T = 2 * f * (L * C) ^1/2.
  T - inter la elektromagneta osciladoj,
  L kaj C - laŭe, la induktanco de la oscilanta cirkvito bobeno kaj kapacitanco cirkviton elementon,
  n - la nombro pi.

kvalito faktoro

Ekzistas alia grava kvanto karakterizante la konturo de la laboro - la kvalito faktoro. Por kompreni pri kio temas, vi devus referi al ĉi tiu procezo kiel resono. Tiu fenomeno, en kiu la amplekso iĝas la maksimuma potenco ĉe konstanta valoro, kiu estas balancilo subteno. Resonance povas klarigi per simpla ekzemplo: se vi komencas puŝi la svingo al la ritmo de ilia ofteco, ili estos akcelitaj, kaj ilia "amplekso" pliiĝos. Sed se vi ne puŝi la ritmo, ili malrapidigi malsupren. Ĉe resono, ofte dispelas multan energion. Por povi kalkuli la valoro de perdo, ni inventis parametron kiel ekzemple la kvalito faktoro. Ĝi estas koeficiento egala al la rilatumo de energio, lokita en la sistemo, por perdoj okazantaj dum unu ciklo en la cirkvito.

cirkviton kvalito faktoro estas kalkulita laŭ la formulo:

• Q = (c ₀ * W) / P, kie
  w ₀ - resono ofteco angular de osciladoj;
  Ok - la energio stokita en la vibranta sistemo;
  P - potenco disipado.

Ĉi tiu parametro - sendimensia ekde fakte montras la energion kvociento: Stokita por elspezita.

Kio estas la ideala oscilante cirkviton

Por pli bona kompreno de la procezoj en la sistemo de fiziko elpensis la tiel nomata ideala oscilanta cirkvito. Tiu estas matematika modelo kiu reprezentas la cirkviton kiel sistemo kun nulo rezisto. En ĝi ekzistas undamped harmonaj osciloj. Tiu modelo permesas akiri proksimuman formulo kalkulas cirkviton parametroj. Unu el ĉi tiuj parametroj - la tuta energio:

• W = (L * I ²⁾ / 2.

Tia simpligo ege akceli kalkuloj kaj permesi taksi cirkviton karakterizaĵojn kun malpostagordita karakterizaĵojn.

Kiel ĝi funkcias?

Ĉiuj oscilanta cirkvito mastruma ciklo povas esti dividita en du partoj. Nun ni vidos ekzakte la procezoj kiuj okazas en ĉiu parto.

• La unua fazo telero kondensilo, ŝarĝita pozitive, komencas eligi, pruntante la fluo en la cirkvito. Je ĉi tiu punkto, la nuna iras de pozitiva al negativa ŝarĝo, dum pasi tra la bobeno. Sekve, elektromagneta vibrojn okazas en la cirkvito. Nuna forpaso tra la bobeno, ĝi moviĝas al la duan platon kaj akuzas ŝin pozitive (dum la unua elektrodo, kiu fluo marŝis, ŝarĝita negative).
• La dua fazo okazas rekte kontraŭa procezo. La aktuala pasas de la pozitivaj telero (kiu en la komenco estis negativa) por negativa, pasante denove tra la bobeno. Kaj ĉiuj akuzojn falos en loko.

La ciklo ripetiĝas dum la kondensilo estas ŝargita. En ideala resonante cirkvito tiu procezo estas senfina, kaj la reala povo perdo estas neevitebla pro diversaj faktoroj: la hejtado, kiu okazas pro la ekzisto de la rezisto en la cirkviton (Joule varmego), kaj similaj.

Enkorpiĝoj cirkvitodezajno

Krom simplaj cirkvitoj "la bobeno-kondensilo" kaj "bobeno-rezistilo-kondensilo", estas aliaj ebloj, uzante kiel bazo oscilado cirkviton. Ĉi tio, ekzemple, paralelan cirkviton kiu estas karakterizita en tiu estas ero cirkviton (ĉar kiel ĝi ekzistas sole, estus serion cirkviton kaj el kiuj estis diskutitaj en la artikolo).

Estas ankaŭ aliaj specoj de konstruo, inkluzive de la diversaj elektraj komponantoj. Ekzemple, eblas konekti al la reto transistoro kiu malfermos kaj fermi la cirkviton kun ofteco egala al la oscilado frekvenco de la cirkvito. Tiel, la sistemo instalos undamped osciladoj.

Kie la oscilado cirkviton estas uzata?

La plej konata al ni la uzon de komponantojn de la cirkvito - ĝi electroimanes. Ili, siavice, estas uzataj en intercomunicador sistemoj, motoroj, sensores, kaj multaj aliaj malpli convencional areoj. Alia apliko - oscilo. Fakte, estas la uzo de la cirkvito estas tre konata al ni: en tiu formo, ĝi estas uzita en la mikroondoj por krei ondojn en la movebla kaj sendrata konekto por transdoni informon super distanco. Ĉio ĉi tio estas pro la fakto ke la osciladoj de la elektromagnetaj ondoj povas esti kodita tiel ke eblos transdoni informon super longaj distancoj.

Induktilo mem povas esti uzata kiel elemento por la transformilo, du bobenoj kun malsama nombro da serpentumoj povas trapasi la elektromagneta kampo ili. Sed solenoides karakterizaĵoj diferencas kaj aktuala figuroj en la du cirkvitoj, kiuj estas ligitaj al la du inductancia varias. Tiel, oni povas konverti tensio al fluo, diru 220 voltoj en aktuala kun tensio de 12 voltoj.

konkludo

Detallamos la principo de la oscilanta cirkvito kaj ĉiu parto aparte. Ni lernis ke la oscilanta cirkvito - mekanismo desegnita por generi elektromagnetajn ondojn. Tamen, ĉi tiu estas nur la fundamentojn de la kompleksaj mekaniko de ĉi tiuj, ŝajne simplaj elementoj. Lernu pli pri la kompleksecojn de la cirkvito kaj liaj komponantoj eblas de faka literaturo.