Obwód oscylacyjny jest … Zasada działania

Obwód oscylacyjny – urządzenie do wytwarzania (tworzenie) drgań elektromagnetycznych. Od momentu powstania do dnia dzisiejszego jest ona wykorzystywana w wielu dziedzinach naukowych i technologicznych, począwszy od codziennego życia do dużych fabryk produkujących bardzo różne produkty.

Od co ono polegać?

Obwód oscylacyjny zawiera cewkę i kondensator. Ponadto może także być obecny element zmienny rezystor (odporność). Induktor (lub elektromagnetycznego, jak to się niekiedy określa) stanowi pręt, na którym jest nawinięte uzwojenie z kilku warstw, które generalnie jest drut miedziany. Jest to ten element tworzy oscylacji w obwodzie oscylacyjnym. Bar, znajduje się w środku, często nazywany dławik lub rdzeń, a cewka jest czasami nazywany elektromagnes.

Obwód oscylacyjny cewka wytwarza oscylacje tylko jeśli jest przechowywany ładunek. Przy przejściu prądu przez to, że zbiera się opłaty, które następnie podaje się do obwodu gdy napięcie spada.

przewody cewek zazwyczaj mają bardzo niską odporność, która zawsze pozostaje stała. Obwód obwód oscylacyjny często występuje zmiana napięcia i natężenia prądu. Zmiana ta jest pod pewnymi prawami matematycznymi:

• U = U ₀ * cos (w * (TT _0), gdzie
  U – napięcie w czasie t,
  U ₀ – napięcie w czasie _t0,
  W – częstotliwość drgań elektromagnetycznych.

Innym istotnym elementem układu jest kondensator elektryczny. Element ten składa się z dwóch płyt, które są oddzielone przez dielektryk. Grubość warstwy między elektrodami jest mniejszy niż rozmiar. Taka konstrukcja pozwala zgromadzić na izolatorze ładunek elektryczny, który można następnie przesłać do obiegu.

W przeciwieństwie do baterii kondensatorów jest to, że nie ma konwersji substancji przez prąd elektryczny, i istnieje bezpośredni gromadzenie opłat w polu elektrycznym. W ten sposób, poprzez kondensator może być na tyle duża, aby gromadzić ładunek, który może być podany w jednej porcji. W tym przypadku prąd w obwodzie jest znacznie wzrosła.

Ponadto, obwód oscylacyjny składa się z dodatkowego elementu: rezystor. Ten element ma opór i kontrolowania prądu i napięcia w obwodzie. Jeśli w stałym napięciu, aby zwiększyć opór rezystora, prąd zmniejszy się o prawa Ohma:

• I = U / R, gdzie
  I – prąd,
  U – napięcie,
  R – rezystancja.

induktor

Weźmy bliżej przyjrzeć się wszystkich szczegółów cewki i lepiej zrozumie swoją funkcję w obwodzie rezonansowym. Jak już powiedzieliśmy, odporność tego elementu zmierza do zera. Tak więc, gdy podłączony do obwodu DC będzie występować zwarcie. Jednakże, jeżeli cewka podłączona do prądu przemiennego, to działa poprawnie. Prowadzi to do wniosku, że element ma odporność na prąd zmienny.

Ale dlaczego tak się dzieje i jak występuje opór, gdy prąd przemienny? Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy zwrócić się do zjawiska samodzielnego indukcyjności. Wraz z upływem prądu cewki w nim nie ma siły elektromotorycznej (EMF), co stwarza przeszkodę w obecnych zmian. Wielkość tych sił zależy od dwóch czynników: prądu cewki i pochodnej względem czasu. Matematycznie, zależność ta jest wyrażona równaniem:

• E = L * i „(t), gdzie
  E – EMF,
  L – wartość indukcyjności cewki (dla każdej cewki jest różna i zależy od liczby zwojów cewki i jej grubość)
  I (t) – pochodnej czasowej obrotowych (prędkości zmiany).

Zasilanie DC z upływem czasu nie zmienia się, więc jej odporność pod wpływem wystąpienia.

Ale w AC wszystkie jego parametry są ciągle się zmienia w prawie sinusoidalny lub cosinus, powodując siły elektromotorycznej, która zapobiega tych zmian. Taki opór nazywa indukcji, oblicza się według wzoru:

• _L X = W * _L, w którym
  Obwód drgań częstotliwości – w
  L – indukcyjność cewki.

Natężenie prądu do elektromagnesu liniowo wzrasta, a zmniejsza się w zależności od różnych przepisów. Oznacza to, że jeśli przerwać przepływ prądu w cewce, że będzie nadal przez pewien czas, aby dać ładunek w obwodzie. A jeśli nagle przerwać przepływ prądu, nie będzie kręcony z faktu, że opłata będzie próbował wyjść i być rozmieszczone cewki. To jest – to poważny problem w produkcji przemysłowej. Ten efekt (choć nie wyłącznie związana z obwodem drgań) można zaobserwować, na przykład, po wyjęciu wtyczki z gniazdka. W tym przypadku przeskakuje iskra, która na taką skalę nie może zaszkodzić osobie. Wynika to z faktu, że pole magnetyczne nie znika od razu, ale stopniowo rozpraszana, indukowanie prądów w innych przewodów. W skali przemysłowej obecna siła jest wielokrotnie większe niż nasze zwykłe 220 woltów, więc przerwa w łańcuchu produkcyjnym może spowodować iskry taką siłę, która będzie powodować wiele szkód zarówno roślin i człowieka.

Coil – jest fundamentem, z którego obwód jest oscylacja. Induktor zawarte elektromagnesy kolejno dodaje. Następnie możemy przyjrzeć się bliżej na wszystkich szczegółach konstrukcji tego elementu.

Jaka jest indukcyjność?

Indukcyjność cewki obwodu oscylacyjnego – jest jednostka parametrem jest liczbowo równe siły elektromotorycznej (w woltach), który występuje w układzie podczas zmian prądu 1 A w ciągu 1 sekundy. Gdy zawór elektromagnetyczny jest połączony z układem stałego, jego indukcyjność opisuje energii pola magnetycznego, który jest tworzony przez ten prąd za pomocą wzoru:

• W = (l * l ²⁾ / 2, gdzie
  W – energia pola magnetycznego.

Indukcyjność współczynnik zależy od wielu czynników: geometrii cewki, właściwości magnetyczne rdzenia i liczby zwojów drutu. Inną cechą tego wskaźnika jest to, że jest zawsze dodatni, ponieważ zmienne, na których to zależy, nie może być ujemna.

Indukcyjność może być także określona jako własność dyrygent z aktualnej energii Przechowywać w polu magnetycznym. Jest mierzona w Henry (nazwany na cześć amerykańskiego naukowca Dzhozefa Genri).

Ponadto elektromagnetyczny obwód oscylacyjny składa się z kondensatora, które zostaną omówione poniżej.

kondensator elektryczny

Pojemność zależy od obwodu oscylatora pojemności elektrycznej kondensatora. Jego pojawienie się zostało napisane powyżej. Teraz Zbadajmy fizykę procesów zachodzących w nim.

Ponieważ płytki kondensatora wykonane są z przewodem, to może przepływać prąd elektryczny. Jednakże, pomiędzy dwiema płytami jest przeszkodą. Izolator (mogą być powietrze, drewna lub innego materiału o wysokiej wytrzymałości ze względu na fakt, że obciążenie nie może przemieszczać się z jednego końca drutu do drugiego, to nagromadzenie go płytek kondensatora zatem zwiększa siłę magnetycznego i elektrycznego. Pola wokół niej. w ten sposób, w rozwiązaniu wsadu przebiega całej energii elektrycznej zgromadzonej na płytach, zaczyna być przekazywany do obwodu.

Każdy kondensator ma napięcie znamionowe optymalny dla jego funkcjonowania. Jeśli długo, aby wykorzystać element przy napięciu wyższym niż nominalne, żywotność jest znacznie zmniejszona. Kondensator obwodu oscylacyjnego jest ciągle dotknięte przez prądy i dlatego, gdy wybrany powinien być bardzo ostrożny.

Dodatkowo do konwencjonalnych kondensatorów, które były omówione, to są również elektryczne kondensatory dwuwarstwowe. Jest to bardziej skomplikowane elementem: może być opisany jako skrzyżowanie baterii i kondensator. Typowo, dielektryk w elektrycznych kondensatorów dwie warstwy są substancje organiczne, pomiędzy którymi jest elektrolitem. Razem tworzą podwójne warstwy elektryczne, co umożliwia gromadzenie w tej konstrukcji w razy więcej energii niż w przypadku konwencjonalnego kondensatora.

Jaka jest pojemność kondensatora?

Pojemność kondensatora jest stosunek ładunku kondensatora do napięcia, przy którym się znajduje. Oblicz wartość ta może być bardzo proste za pomocą wzoru matematycznego:

• C = ₍₀ * s e) / d, gdzie
  e ₀ – stała dielektryczna materiału dielektrycznego (wartość tabelaryczna)
  S – pole powierzchni płytki kondensatora
  d – odległość między płytami.

Zależność od pojemności kondensatora od odległości między elektrodami wyjaśnia zjawisko indukcji elektrostatycznej jest mniejsza od odległości między płytami, tym bardziej wpływa na siebie (kulomb), tym większy elektrody ładowania i mniejsze naprężenia. A gdy wartość napięcia zwiększa pojemność, ponieważ może on być także opisane za pomocą następującego wzoru:

• C = Q / U, gdzie
  Q – ładunek w kulombach.

To jest mówić o jednostkach pomiaru tej ilości. Pojemność jest mierzona w faradach. 1 Farad – wystarczająco dużą wartość, to istniejące kondensatory (nie superkondensatory) mają pojemność mierzona w picofarads (jeden trylionową Farad).

rezystor

Prąd w obwodzie rezonansowym zależy także od rezystancji obwodu. I oprócz dwóch opisanych elementów, które tworzą obwód oscylacyjny (cewka, kondensatorów), istnieje trzeci – rezystor. Jest on odpowiedzialny za stworzenie oporu. Rezystor różni się od innych elementów, który posiada wysoką odporność na ścieranie, która może być zmieniana w niektórych modeli. Obwód rezonansowy wykonuje funkcję regulacji mocy pola magnetycznego. Możliwe jest połączenie kilku rezystorów szeregowych lub równoległych, przez co zwiększa się odporność na obwodzie.

Odporność tego elementu zależy także od temperatury, dlatego należy uważać, aby jej pracy w obiegu, ponieważ jest podgrzewana podczas przepływu prądu.

Oporność jest mierzona w omach, a jej wartość może być obliczona przy użyciu następującego wzoru:

• R = (s * l) / S, w którym
  P – rezystywność materiału rezystora (mierzona w (om * ^mm2) / m);
  L – długość rezystorów (w metrach);
  S – pole przekroju poprzecznego (w milimetrach kwadratowych).

Jak zawiązać parametry pętli?

Teraz mamy zbliżyć się do fizyki działania układu drgającego. Z biegiem czasu ładowania na płytkach kondensatorów zmienia się zależnie od równania różniczkowego drugiego rzędu.

Jeśli rozwiązania tego równania, to oznacza jakieś ciekawe wzory opisujące procesy zachodzące w obwodzie. Na przykład, częstotliwość cykliczne mogą być wyrażone w pojemności i indukcyjności.

Jednak najbardziej prosty wzór, który pozwala obliczyć wiele niewiadomych – równanie Thomson (nazwany na cześć brytyjskiego fizyka Williama Thomsona, który wprowadził ją w 1853 roku):

• = 2 * C * (l * C) ^1/2.
  T – pomiędzy drgań elektromagnetycznych
  L i C – odpowiednio indukcyjność cewki obwodu oscylacyjnego i elementem obwodu pojemności,
  n – liczbę pi.

współczynnik jakości

Jest jeszcze inna ważna ilość charakteryzujące kontur pracy – współczynnik jakości. Aby zrozumieć, co to jest, należy odnieść się do tego procesu jako rezonans. Zjawisko to, w którym amplituda staje się maksymalna moc przy stałej wartości, która stanowi wsparcie huśtawka. Rezonans może wyjaśnić w prosty przykład: jeśli zaczniesz naciskać na huśtawka w rytm ich częstotliwości, będą przyspieszone, a ich „amplituda” wzrośnie. Ale jeśli nie naciskać beat, będą zwalniać. W rezonansie, często rozprasza dużo energii. Aby móc obliczyć wartość strat, wynaleźliśmy parametr, takich jak współczynnik jakości. Jest to współczynnik równy stosunkowi energii, znajdującego się w systemie strat zachodzących podczas jednego cyklu układu.

Współczynnik jakości obwód jest obliczana według wzoru:

• P = (w w ₀ *) / P, gdzie
  W ₀ – rezonansowej częstotliwości kątowej oscylacji;
  W – energia zmagazynowana w układzie drgającym;
  P – straty mocy.

Ten parametr – bezwymiarowy ponieważ faktycznie pokazuje stosunek energii: Przechowywane na wydane.

Jaki jest idealny obwód oscylacyjny

Dla lepszego zrozumienia procesów w systemie fizyki wymyślił tzw idealnego układu drgającego. Jest to model matematyczny reprezentujący obwód jako system z zerową odpornością. W nim są undamped oscylacje harmoniczne. Ten model pozwala na uzyskanie przybliżonej parametrów układu obliczeniowej. Jednym z tych parametrów – całkowitej energii:

• W = (l * l ²⁾ / 2.

Takie uproszczenie znacznie przyspieszyć obliczenia i pozwalają na ocenę właściwości obwodu z zadanych właściwościach.

Jak to działa?

Wszystko oscyluje cykl operacyjny obwód może być podzielony na dwie części. Teraz widzimy dokładnie procesy zachodzące w każdej części.

• Pierwszy kondensator płyta fazy, naładowany dodatnio, zaczyna się rozładowywać, co powoduje, że prąd w obwodzie. W tym momencie prąd przechodzi od pozytywnego do negatywnego ładunku, podczas przechodzenia przez cewkę. W rezultacie, drgania elektromagnetyczne występują w obiegu. Prąd płynący przez cewkę, przenosi się do drugiej płytki i pobiera się pozytywnie (podczas pierwszej elektrody, który jest prąd weszliśmy ujemnie naładowana).
• Drugą fazę ma miejsce naprzeciwko procesu. Prąd przepływa płytki dodatniej (która na początku była negatywna) na negatywną, ponowne przejście cewki. A wszystkie koszty spadają na miejsce.

Cykl ten jest powtarzany tak długo, jak kondensator jest naładowany. W idealnym obwodu rezonansowego proces ten jest nieskończona, a prawdziwy strata energii jest nieuniknione ze względu na różne czynniki: ogrzewaniem, które występuje w wyniku występowania oporu w obiegu (ciepło Joule'a) i tym podobne.

Wykonania projektowania obwodów

Oprócz prostych układów „cewki kondensator” i „cewka-kondensator rezystor”, istnieją inne opcje, używając jako podstawa obwodu oscylacji. To, na przykład, połączenie równoległe, który charakteryzuje się tym, że stanowi układ elementu (ponieważ, jak to występuje sama, byłoby połączenie szeregowe i które omówiono w artykule).

Istnieją także inne rodzaje konstrukcji, w tym różnych komponentów elektrycznych. Na przykład, możliwe jest, aby połączyć się z tranzystora sieci, który otwiera i zamyka obwód o częstotliwości równej częstotliwości oscylacji obwodu. Tak więc, system zainstaluje undamped oscylacje.

Gdzie obwód oscylacyjny jest stosowany?

Najbardziej znane nam korzystanie z komponentów układu – to elektromagnesy. Oni z kolei, są stosowane w systemach interkomu, silniki, czujniki i wiele innych, mniej typowych obszarach. Inna aplikacja – oscylator. W rzeczywistości, to jest wykorzystanie układu jest bardzo nam znane: w tej postaci, jest on stosowany w kuchence mikrofalowej do tworzenia fal w komunikacji mobilnej i bezprzewodowej do przesyłania informacji na odległość. Wszystko to ze względu na fakt, że oscylacje fal elektromagnetycznych może być zakodowany w taki sposób, że będzie możliwość przesyłania informacji na duże odległości.

Induktor może sam w sobie być używany jako element transformatora dwa zwoje o różnej ilości zwojów może przechodzić przez pole elektromagnetyczne swój ładunek. Ale jak elektromagnesów cechy różnią się, a aktualne dane w dwóch obwodach, które są podłączone do dwóch indukcyjności będzie się zmieniać. Tak więc, można konwertować napięcia prądu, powiedzmy 220 woltów w prąd o napięciu 12 wolt.

wniosek

Mamy szczegółowe zasady obwodu drgającego i każdą część osobno. Dowiedzieliśmy się, że obwód oscylacyjny – urządzenie przeznaczone do generowania fal elektromagnetycznych. Jest to jednak tylko podstawy złożonych mechaniki tych pozornie prostych elementów. Więcej informacji na temat zawiłości układu i jego elementów może być z literatury specjalistycznej.