Oscillating circuit - ito ay ... Ang prinsipyo ng operasyon

Oscillating circuit - isang aparato para sa pagbuo (paglikha) ng electromagnetic oscillations. Mula sa pagkakabuo nito hanggang sa kasalukuyan araw ito ay ginagamit sa maraming mga pang-agham at teknolohikal na lugar ranging mula sa araw-araw na buhay sa mga malalaking factories paggawa ng napaka-iba't ibang mga produkto.

Of ano ang ito ay binubuo?

Ang imbayog circuit ay nagsasama ng isang pumulupot at isang kapasitor. Bilang karagdagan, mayroong ay maaari ring kasalukuyan risistor (variable na pagtutol element). Isang inductor (o solenoyde, tulad ng ito ay minsan ay tinatawag na) ay isang baras na kung saan windings ay sugat ilang mga layer, na sa pangkalahatan ay isang matanso kawad. Ito ay ang elementong ito ay lumilikha ng oscillations sa oscillatory circuit. Ang isang bar, na matatagpuan sa gitna, madalas na tinatawag choke, o core, at ang likawin ay minsan ay tinatawag na isang solenoyde.

oscillating circuit likawin ay lumilikha ng oscillations lamang kung Stored bayad. Kapag pagpasa sa isang kasalukuyang sa pamamagitan nito, ito accumulates isang pagsingil na pagkatapos ay nagbibigay sa circuit kapag ang boltahe patak.

likawin wire sa pangkalahatan ay may isang napakababang paglaban, na kung saan ay laging nananatiling pare-pareho. Ang imbayog circuit circuit ay madalas na nangyayari na pagbabago sa boltahe at amperahe. Ang pagbabagong ito ay napapailalim sa ilang mga matematikal na mga batas:

• U = U ₀ * cos (w * (tt _0), kung saan
  U - boltahe sa panahon t,
  U ₀ - boltahe sa oras t _0,
  w - dalas electromagnetic oscillations.

Ang isa pang mahalagang bahagi ng circuit ay isang electrical kapasitor. Ang elementong ito ay binubuo ng dalawang plates na pinaghihiwalay ng isang dielectric. Ang kapal ng layer sa pagitan ng mga electrodes ay mas mababa sa kanilang laki. Disenyo na ito ay nagbibigay-daan upang makaipon ng sa-insulator electric singil, na maaari mong pagkatapos ay ipadala sa circuit.

Hindi tulad ng kapasitor baterya ay na walang conversion ng sangkap sa pamamagitan ng electric kasalukuyang, at doon ay isang direktang akumulasyon ng singil sa isang electric field. Sa gayon, sa pamamagitan ng kapasitor ay maaaring maging malaki sapat na upang makaipon ng mga singil, na maaaring ibinigay nang sabay-sabay. Sa kasong ito, ang kasalukuyang sa circuit ay lubhang mas mataas.

Gayundin, ang osilasyon circuit ay binubuo ng isa pang elemento: isang risistor. Ang elementong ito ay may isang paglaban at para sa pagkontrol sa kasalukuyang at boltahe sa circuit. Kung sa isang pare-pareho ang boltahe upang madagdagan ang paglaban ng risistor, ang kasalukuyang ay mababawasan ng batas ni Ohm:

• Ko = U / R, kung saan
  I - kasalukuyang,
  U - boltahe,
  R - paglaban.

inductor

Tingnan natin ang isang masusing pagtingin sa lahat ng mga detalye ng inductor at ang mas mahusay na maunawaan ang kanyang mga pag-andar sa malagong circuit. Bilang namin ang sinabi, ang paglaban ng elementong ito ay may gawi na zero. Kaya, kapag nakakonekta sa isang DC circuit magaganap short circuit. Gayunpaman, kung ang likaw konektado sa AC circuit, ito gumagana nang tama. Ito ay humantong sa konklusyon na ang sangkap ay may pagtutol sa alternating kasalukuyang.

Ngunit bakit ito ay nangyayari at kung paano paglaban ay nangyayari kapag ang isang alternating kasalukuyang? Upang sagutin ang tanong na kailangan namin upang i-on sa mga kababalaghan ng self-inductance. Sa pamamagitan ng pagpasa ng kasalukuyang likawin sa loob nito mayroong isang elektromotibo lakas (EMF), na lumilikha ng isang balakid sa kasalukuyang pagbabago. Ang magnitude ng lakas na ito ay depende sa dalawang mga kadahilanan: ang likawin kasalukuyang at ang mga hinalaw na may paggalang sa oras. Mathematically, ito pagpapakandili ay ipinahayag sa pamamagitan ng mga equation:

• E = -L * I '(t), kung saan
  E - EMF,
  L - inductance halaga ng likawin (para sa bawat likawin ay naiiba at depende sa bilang ng mga windings ng coils at ang kanilang mga kapal)
  Ako'y (t) - time hinalaw ng kasalukuyang (kasalukuyang rate ng pagbabago).

DC Power sa paglipas ng panahon ay hindi nagbago, kaya ang kanyang pagtutol kapag nailantad sa lumabas.

Ngunit sa AC ang lahat ng mga parameter nito ay patuloy na nagbabago sa isang sinusoidal o cosine batas, na nagiging sanhi ng elektromotibo puwersa, na pumipigil sa mga pagbabagong ito. Ang gayong pagtutol ay tinatawag induction at kinakalkula sa pamamagitan ng formula:

• X _L = w * _L, kung saan
  w - dalas imbayog circuit,
  L - inductance ng likaw.

Ang kasalukuyang intensity sa solenoyde linearly ay nagdaragdag at bumababa ayon sa iba't ibang mga batas. Nangangahulugan ito na kung ihihinto mo ang daloy ng mga kasalukuyang sa ikirin, ito ay patuloy para sa ilang oras upang bigyan ang mga singil sa circuit. At kung ito biglang aabalahin ang daloy ng mga kasalukuyang, magkakaroon maging pagbaril mula sa ang katunayan na ang singil ay susubukan na makakuha ng out at ipamahagi likawin. Ito ay - isang malubhang problema sa pang-industriyang produksyon. Ang epektong ito (bagaman hindi ganap na may kaugnayan sa ang imbayog circuit) ay maaaring siniyasat, halimbawa, kapag pag-alis ng plug mula sa socket. Sa kasong ito skips ang spark na sa ganitong sukat ay hindi maaaring makapinsala sa isang tao. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga magnetic field ay hindi nawawala agad-agad, ngunit unti-unti mabisyo, pampalaglag na alon sa iba pang mga conductors. Sa isang pang-industriya scale ng kasalukuyang lakas ay maraming beses na mas malaki kaysa sa aming karaniwang 220 volts, kaya ang pagkagambala sa ang produksyon kadena ay maaaring maging sanhi ng sparks tulad ng isang lakas na magiging sanhi ng isang pulutong ng mga pinsala sa parehong mga halaman at ang mga tao.

Coil - ay ang pundasyon ng na mula sa kung saan ang imbayog circuit ay. Inductor kasama solenoids nang sunud-sunod na naidagdag. Susunod, nagsasagawa kami ng isang masusing pagtingin sa lahat ng mga detalye ng istraktura ng elementong iyon.

Ano ang inductance?

Inductance likawin oscillating circuit - ay isang indibidwal na parameter na ay ayon sa bilang katumbas ng elektromotibo puwersa (sa volts), na kung saan ay nangyayari sa isang circuit kapag kasalukuyang pagkakaiba-iba ng 1 A para sa 1 segundo. Kung ang solenoyde ay konektado sa isang DC circuit, ang inductance ay naglalarawan ng enerhiya ng isang magnetic field, na kung saan ay nilikha sa pamamagitan ng ang kasalukuyang sa pamamagitan ng mga formula:

• W = (L * ko ²⁾ / 2, kung saan
  W - ang magnetic field enerhiya.

inductance koepisyent ay depende sa maraming mga kadahilanan: ang geometry ng solenoyde, ang magnetic katangian ng ang core at ang bilang ng mga coils ng kawad. Ang isa pang tampok ng mga ito tagapagpahiwatig ay na ito ay palaging positibo, dahil ang mga variable kung saan ito ay nakasalalay, ay hindi maaaring maging negatibo.

inductance ay maaari ding tinukoy bilang isang ari-arian ng isang konduktor na may isang kasalukuyang tindahan enerhiya sa isang magnetic field. Ito ay sinusukat sa Henry (ipinangalan sa Amerikanong siyentipiko Dzhozefa Genri).

Higit pa rito solenoyde imbayog circuit ay binubuo ng isang kapasitor, na tatalakayin simula dito.

Electric kapasitor

Kapasidad ay natutukoy sa pamamagitan ng osileytor circuit kapasidad electrical kapasitor. ang hitsura nito ay napawalang itaas. Ngayon Ipaalam sa amin suriin ang mga physics ng proseso na nagaganap sa loob nito.

Dahil ang kapasitor plates ay ginawa ng isang konduktor, at pagkatapos ay maaari itong dumaloy electric kasalukuyang. Gayunpaman, sa pagitan ng dalawang plates ay balakid. Insulator (maaari silang maging air, kahoy o iba pang materyal na may mataas na pagtutol Dahil sa ang katunayan na walang bayad ay hindi maaaring lumipat mula sa isang dulo ng wire sa kabilang, may ay isang akumulasyon ito sa plates kapasitor sa gayon ay nagdaragdag ng magnetic at electric kapangyarihan. larangan paligid nito. sa gayon, sa pagwawakas ng singil naaayos ang lahat koryente naipon sa mga lamina, ay nagsisimula upang ma-transmitted sa circuit.

Ang bawat kapasitor ay may isang rate boltahe, optimal para sa operasyon nito. Kung ikaw mahaba upang pagsamantalahan ang sangkap sa isang boltahe mas mataas kaysa sa nominal, ang buhay ay lubhang nabawasan. Ang kapasitor ng oscillatory circuit ay patuloy na apektado sa pamamagitan ng mga alon at sa gayon kapag pinili ay dapat na napaka-ingat.

Bilang karagdagan sa maginoo capacitors, na kung saan ay napag-usapan, mayroon ding electric double capacitors layer. Ito ay isang mas kumplikadong elemento: maaari itong inilarawan bilang isang krus sa pagitan ng isang baterya at isang kapasitor. Karaniwan, ang dielectric sa electric double capacitors layer ay organic na mga sangkap, sa pagitan ng kung saan ay isang electrolyte. Sama-sama sila ay lumikha ng isang electric double layer, na kung saan ay nagbibigay-daan sa maipon sa ang design minsan mas maraming enerhiya kaysa sa isang maginoo kapasitor.

Ano ang kapasidad ng isang kapasitor?

Kapasidad ng kapasitor ay ang ratio ng kapasitor singil sa isang boltahe kung saan ito matatagpuan. Kalkulahin ang halaga na ito ay maaaring maging napaka-simple sa tulong ng isang matematikal na formula:

• C = (e ₀ * S) / d, kung saan
  e ₀ - dielectric constant ng dielectric materyal (hugis ng mga talaan na halaga)
  S - lugar ng plates kapasitor,
  d - ang distansya sa pagitan ng mga plates.

Ang pagdepende ng ang kapasidad ng kapasitor sa ang distansya sa pagitan ng mga electrodes ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang mga palatandaan ng electrostatic induction ay mas mababa sa ang distansya sa pagitan ng mga plates, mas makakaapekto nila ang isa't isa (coulomb), mas malaki ang bayad electrodes at mas mababa stress. At kapag ang boltahe halaga ng mga pagtaas ng kapasidad, dahil maaari itong ring ma-inilarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na formula:

• C = q / U, kung saan
  q - ang singil sa Coulombs.

Ito ay upang makipag-usap tungkol sa mga yunit ng pagsukat ng dami ito. Kapasidad ay sinusukat sa farads. 1 farad - sapat na malaking halaga, kaya umiiral capacitors (hindi supercapacitors) ay may isang kapasidad sinusukat sa picofarads (isa trillionth farad).

risistor

Ang kasalukuyang sa malagong circuit din ay depende sa paglaban ng circuit. At bukod sa ang dalawang inilarawan elemento na bumubuo ng isang oscillating circuit (likawin, kapasitor), mayroong isang third - isang risistor. Siya ay responsable para sa paglikha ng kaladkarin. Resistor ay naiiba mula sa iba pang mga elemento na ito ay may isang mataas na pagtutol, na maaaring iba-iba sa ilang mga modelo. Ang malagong circuit ito ay gumaganap ng kapangyarihan control pag-andar ng mga magnetic field. Posible upang kumonekta ng ilang mga resistors sa serye o kahanay, at dahil doon pagtaas ng paglaban ng circuit.

Ang paglaban ng elementong ito din ay depende sa temperatura, kaya pag-aalaga ay dapat madala sa kanyang trabaho sa circuit, dahil ito ay iniinitan sa panahon ng pagpasa ng mga kasalukuyang.

Ang pagtutol ay sinusukat sa ohms, at ang halaga nito ay maaaring kinakalkula gamit ang formula:

• R = (p * l) / S, kung saan
  p - na materyal resistivity risistor (sinusukat sa (oum * mm ²⁾ / m);
  l - haba ng resistors (sa metro);
  S - sectional area (sa square millimeters).

Paano itali ang isang loop parameter?

Ngayon kami ay may lumapit sa ang pisika ng pagpapatakbo ng oscillatory circuit. Sa paglipas ng panahon ang singil sa plates kapasitor nagbabago ayon sa second-order ng kaugalian equation.

Kung malutas mo ito equation, ito ay nagpapahiwatig ng ilang mga kagiliw-giliw na mga formula na naglalarawan sa proseso na nagaganap sa circuit. Halimbawa, ang isang cyclic frequency maaaring ipinahayag sa mga tuntunin ng kapasidad at inductance.

Gayunman, ang pinaka simpleng formula na nagbibigay-daan upang makalkula ang maraming mga unknowns - Thomson equation (ipinangalan sa British pisisista William Thomson, na nagdala sa kanya sa 1853):

• T = 2 * f * (L * C) ^1/2.
  T - sa pagitan ng electromagnetic oscillations,
  L at C - nang naaayon, ang inductance ng oscillating circuit likawin at isang kapasidad circuit element,
  n - ang bilang pi.

kalidad kadahilanan

May isa pang mahalagang dami characterizing ang tabas ng trabaho - ang kalidad factor. Upang maunawaan kung ano ito ay, dapat kang sumangguni sa prosesong ito bilang resonance. Pangkaraniwang bagay na ito, kung saan ang amplitude ay nagiging ang pinakamataas na kapangyarihan sa isang pare-pareho ang halaga, na kung saan ay isang swing support. Resonance maipaliwanag na may isang simpleng halimbawa: kung sinimulan mo upang itulak ang swing sa Beat ng kanilang dalas, sila ay pinabilis, at ang kanilang "amplitude" ay tumaas. Ngunit kung hindi mo itulak ang matalo, sila pabagalin. Sa resonance, madalas dissipates isang pulutong ng enerhiya. Upang maging magagawang upang makalkula ang halaga ng pagkawala, kami ay imbento ng isang parameter tulad ng mga kadahilanan kalidad. Ito ay isang koepisyent katumbas ng ratio ng enerhiya, na matatagpuan sa system, na pagkalugi na nangyari sa panahon ng isang cycle sa circuit.

circuit na kalidad na kadahilanan ay kinakalkula ayon sa formula:

• Q = (w ₀ * W) / P, kung saan
  w ₀ - resonance angular frequency ng oscillations;
  W - ang enerhiya na naka-imbak sa vibrating system;
  P - kapangyarihan pagwawaldas.

Parameter na ito - dimensionless dahil ang tunay na nagpapakita ng enerhiya ratio: Naka-imbak para sa ginastos.

Ano ang ideal oscillating circuit

Para sa isang mas mahusay na-unawa sa mga proseso sa sistema ng pisika ay dumating up sa mga tinaguriang ideal oscillating circuit. Ito ay isang matematikal na modelo na kumakatawan sa mga circuit tulad ng isang sistema na may mga zero paglaban. Dito may mga tuyo maharmonya oscillations. modelo na ito ay nagbibigay-daan upang makakuha ng isang wastong pormula ng pagkalkula ng mga parameter circuit. Ang isa sa mga parameter na ito - ang kabuuang enerhiya:

• W = (L * ko ²⁾ / 2.

Ang nasabing pagpapasimple lubhang mapabilis kalkulasyon at payagan ang upang suriin ang circuit katangian na may mga preset na mga katangian.

Paano ito gumagana?

Lahat ng oscillating circuit operating cycle ay nahahati sa dalawang bahagi. Ngayon ay namin makita nang eksakto ang mga proseso na nagaganap sa bawat bahagi.

• Ang unang phase plate kapasitor, sisingilin positibo, ay nagsisimula upang mag-ibis, nagre-render ang kasalukuyang sa circuit. Sa puntong ito, ang kasalukuyang napupunta mula sa isang positibong sa isang negatibong bayad, habang pagpasa sa pamamagitan ng likaw. Bilang resulta, electromagnetic vibrations maganap sa circuit. Kasalukuyang pagpasa sa pamamagitan ng likaw, ito gumagalaw sa isang pangalawang plate at naniningil ito positibo (samantalang ang unang elektrod, kung saan kasalukuyang ay lumakad, negatibong sisingilin).
• Ang ikalawang yugto ay tumatagal ilagay mismo sa tapat na proseso. Ang kasalukuyang ipinapasa mula sa positibong plate (na sa simula ay negatibo) sa mga negatibong, pagpasa muli sa pamamagitan ng likaw. At ang lahat ng mga singil mahulog sa lugar.

cycle ay paulit-ulit hanggang ang kapasitor ay sisingilin. Sa isang ideal na malagong circuit prosesong ito ay walang hanggan, at ang tunay na kapangyarihan pagkawala ay hindi maiwasan dahil sa iba't ibang kadahilanan: ang heating na nangyayari dahil sa ang pagkakaroon ng paglaban sa circuit (dyul init), at iba pa.

Embodiments circuit na disenyo

Bilang karagdagan sa simpleng circuits "ang likaw-kapasitor" at "likaw-risistor-kapasitor", may mga iba pang mga pagpipilian, gamit bilang isang batayan imbayog circuit. Ito, halimbawa, ang isang parallel circuit na kung saan ay nailalarawan sa na mayroong isang elemento circuit (dahil bilang umiiral na ito nag-iisa, ito ay magiging isang serye circuit at kung saan ay tinalakay sa artikulo).

May mga iba pang mga uri ng konstruksiyon, kabilang ang mga iba't-ibang mga de-koryenteng mga bahagi din. Halimbawa, ito ay posible upang kumonekta sa network transistor na kung saan ay buksan at isara ang circuit na may isang dalas katumbas ng imbayog dalas ng circuit. Kaya, ang sistema ay i-install ang tuyo oscillations.

Saan ang imbayog circuit ay ginagamit?

Ang pinaka-pamilyar sa atin ang paggamit ng mga bahagi ng circuit - ito electromagnets. Sila, sa pagliko, ay ginagamit sa intercom system, Motors, sensors, at marami pang ibang mga mas mababa maginoo na lugar. Ang isa pang application - osileytor. Sa katunayan, ito ay ang paggamit ng circuit ay napaka-pamilyar sa amin: sa form na ito, ito ay ginagamit sa microwave upang lumikha ng mga alon sa mobile at wireless na komunikasyon upang magpadala ng impormasyon sa loob ng isang distansya. Ang lahat ng ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga oscillations ng electromagnetic waves ay maaaring naka-encode sa paraan na ito ay magiging posible upang magpadala ng impormasyon sa paglipas ng mahabang distansya.

Inductor mismo ay maaaring magamit bilang isang elemento para sa transpormer, dalawang coils na may iba't ibang bilang ng mga windings ay maaaring ipasa sa pamamagitan ng electromagnetic patlang sa kanilang mga bayad. Ngunit tulad ng solenoids katangian ay naiiba, at kasalukuyang figure sa dalawang circuits, na kung saan ay konektado sa dalawang inductance ay mag-iiba. Kaya, maaari isa i-convert ng boltahe sa kasalukuyang, sabihin 220 volts sa kasalukuyang sa isang boltahe ng 12 volts.

konklusyon

detalyadong natin ang prinsipyo ng oscillating circuit at ang bawat bahagi nang hiwalay. Natutunan namin na ang oscillating circuit - isang aparato na dinisenyo upang makabuo ng electromagnetic waves. Gayunpaman, ito ay lamang ang mga pangunahing kaalaman ng complex mechanics sa mga ito, tila simpleng mga elemento. Matuto nang higit pa tungkol sa mga intricacies ng circuit at mga bahagi nito ay maaaring maging mula sa mga pinasadyang panitikan.