Formacija, Nauka
Oscilirajući krug - to je ... Princip rada
Oscilirajući kolo - uređaj za stvaranje (stvaranje) elektromagnetskih oscilacija. Od svog osnivanja do danas se koristi u mnogim naučnim i tehnološkim područjima u rasponu od svakodnevnog života do velikih tvornica za proizvodnju vrlo različitih proizvoda.
Šta to sastoji?
Krug oscilacija uključuje zavojnica i kondenzator. Osim toga, može biti prisutan otpornika (varijabla otpor element). Induktor (ili elektromagnetni, kako se ponekad naziva) je štap na kojem namotaja rana nekoliko slojeva, koji uglavnom je bakrene žice. To je element stvara oscilacije u oscilatornog kola. A bar, nalazi se u sredini, često naziva čok, ili jezgra, a zavojnica se ponekad naziva elektromagnetski.
oscilirajući zavojnica spoja stvara oscilacije samo ako se skladišti punjenja. Kada prolazi struja kroz njega, on akumulira naknadu koja onda daje krug kada napon padne.
zavojnica žice obično imaju veoma nizak otpor, koji uvijek ostaje konstantan. kolo oscilacija krug često javlja promjena napona i amperažom. Ova promjena je predmet određenih matematičkih zakona:
- U = U 0 * cos (w * (tt 0), gdje
U - napon na vremenu t,
U 0 - napon u trenutku t 0,
w - frekvencija elektromagnetskih oscilacija.
Još jedna bitna komponenta kola je električni kondenzator. Ovaj element se sastoji od dvije ploče koje su razdvojene dielektrik. Debljina sloja između elektroda je manja od njihove veličine. Ovaj dizajn omogućava da se akumuliraju na izolator električni naboj, koje zatim možete poslati na kolo.
Za razliku od kondenzator baterije je da ne postoji konverzija supstanci od električne struje, a tu je i direktan akumulacija naknade u električno polje. Dakle, preko kondenzatora može biti dovoljno velika da akumuliraju naknade, koja se može dati sve odjednom. U ovom slučaju, struja u kolo uvelike povećao.
Također, oscilacije kolo sastoji se od još jednog elementa: otpornika. Ovaj element ima otpor i za kontrolu struje i napona u kolu. Ako u konstantnom naponu da se poveća otpornost otpornika, struja će se smanjiti za Ohmov zakon:
- I = U / R, gdje
I - struja,
U - napon,
R - otpor.
induktor
Hajde da bliži pogled na sve detalje induktor i bolje će shvatiti svoju funkciju u rezonantnog kola. Kao što smo rekli, otpornost ovog elementa teži nuli. Prema tome, kada je povezan sa DC krug će doći do kratkog spoja. Međutim, ako je zavojnica spojen na AC krug, to radi ispravno. To dovodi do zaključka da element ima otpornost na izmjenične struje.
Ali, zašto se ovo dešava i kako otpor nastaje kada naizmenične struje? Da bi odgovorili na ovo pitanje moramo da se okrenemo fenomen samo-induktivitet. Uz prolaz struje namotaja u njemu postoji jedan elektromotorna sila (EMF), što stvara prepreku za trenutnu promjenu. Magnituda ove snage zavisi od dva faktora: struje namotaja i derivata u odnosu na vrijeme. Matematički, ova zavisnost izražava se jednadžba:
- E = -L * I '(t), gdje
E - EMF,
L - vrijednost induktiviteta zavojnice (za svaku zavojnica je različita i zavisi o broju namotaja namotaja i njihova debljina)
I '(t) - put derivat (strujno stopa promjene).
DC Power vremenom se ne mijenja, tako da je njegova otpornost pri izlaganju nastati.
Ali, u AC svim svojim parametrima se stalno mijenjaju u sinusoidalni ili kosinus zakon, uzrokujući elektromotorna sila, koja sprečava ove promjene. Takav otpor se zove indukcija i izračunava prema formuli:
- X L = w * L, gdje
w - frekvencija oscilacija krug,
L - induktivitet zavojnice.
Trenutni intenzitet u elektromagnetni linearno povećava i smanjuje prema različitim zakonima. To znači da ako se zaustavi protok struje u zavojnici, to će se nastaviti još neko vrijeme dati naknadu u krug. A ako to naglo prekinuti protok struje, tu će biti snimljen iz činjenice da će zadužen pokušati izaći i biti distribuirani zavojnice. Ovo je - ozbiljan problem u industrijskoj proizvodnji. Ovaj efekt (iako ne u potpunosti se odnose na oscilacije kolo) može se uočiti, na primjer, prilikom uklanjanja utikač iz utičnice. U ovom slučaju preskače iskra koja je na takav skali ne može nauditi osobi. To je zbog činjenice da je magnetno polje ne odmah nestati, ali postepeno rasipa, koji izazivaju struje u drugim vodičima. U industrijskom nivou trenutna snaga je mnogo puta veći od naših uobičajenih 220 volti, tako da je prekid u lancu proizvodnje može izazvati varnice takva sila koja će izazvati mnogo štete na oba postrojenja i čovjek.
Coil - je temelj tog od kojih oscilacija kolo. dodao induktor uključeni solenoida redom. Zatim uzmite smo bliži pogled na sve detalje o strukturi tog elementa.
Ono što je induktivitet?
Induktivnost zavojnice oscilirajući kolo - je pojedinac parametar koji je brojčano jednak elektromotorna sila (u voltima), koja se javlja u krug kada struja varijacija od 1 A 1 sekundu. Ako je elektromagnetni spojen na DC krug, svoje induktivnost opisuje energiju magnetskog polja, koje stvara ova struja po formuli:
- W = (L * I 2) / 2, gdje je
W - magnetnog energetsko polje.
induktivnost koeficijent ovisi o mnogo faktora: geometriju elektromagnetni, magnetne karakteristike jezgre i broj namotaja žice. Još jedna karakteristika ovog pokazatelja je da je uvijek pozitivna, jer je varijable na kojima ovisi, ne može biti negativna.
Induktivnost se može definisati kao vlasništvo dirigenta sa trenutnim prodavnicu energije u magnetskom polju. Ona se mjeri u Henry (nazvan po američkom naučniku Dzhozefa Genri).
Osim toga magnetni oscilacija krug se sastoji od kondenzatora, koji će se raspravljati u daljnjem tekstu.
električni kondenzator
Kapacitet određuje oscilator kolo kapacitet električne kondenzator. Njegov izgled je gore napisano. Sada ćemo ispitati fizike procesa koji se javljaju u njemu.
S obzirom da je kondenzator ploče su izrađene od dirigenta, onda može da teče struja. Međutim, između dva tanjura je prepreka. Izolator (oni mogu biti zraka, drvo ili drugog materijala visoke otpornosti S obzirom na činjenicu da punjenje ne može da se kreće od jednog kraja žice na drugu, postoji akumulacija da kondenzator ploče na taj način povećava magnetske i električne energije. polja oko nje. Tako je na prestanak punjenja nastavlja sve električne energije akumulirane na ploče, počinje da se prenosi u kolo.
Svaki kondenzator ima nazivnog napona, optimalan za svoj rad. Ako ste dugo da iskoristi element pri naponu veća od nominalne, životni vijek je znatno smanjena. Kondenzator od oscilatorno kolo stalno pod uticajem struja i stoga kada je odabrana treba biti vrlo oprezan.
Pored konvencionalnih kondenzatora, o kojima se raspravljalo, postoje i električni dvoslojne kondenzatori. To je složeniji element: može se opisati kao nešto između baterije i kondenzatora. Tipično, dielektrična u električnom dvoslojne kondenzatori su organske materije, između kojih je elektrolit. Zajedno oni stvaraju električnu dvoslojne, koji omogućava da se akumulira u ovom dizajna na puta više energije od konvencionalnog kondenzatora.
Ono što je kapacitet kondenzatora?
Kapacitivnost kondenzatora je odnos naknade kondenzator na napon na kojem se nalazi. Izračunajte vrijednost može biti vrlo jednostavno uz pomoć matematičke formule:
- C = (E 0 * S) / d, gdje
e 0 - dielektrična konstanta dielektrika materijala (tabelarni vrijednost)
S - površina kondenzatora ploča,
d - razmak između ploča.
Zavisnost kapacitivnost kondenzatora na razmak između elektroda objašnjava fenomen elektrostatičke indukcije je manje u odnosu na udaljenost između ploča, više utiču jedna na drugu (kulon), to je veća elektrode naboja i manje stresa. A kada je vrijednost napona povećava kapacitet, jer se može opisati sljedeće formule:
- C = Q / U, gdje
q - optužbe u kuloni.
To je da se razgovara o jedinicama mjerenja te količine. Kapacitet se mjeri u farads. 1 farad - dovoljno velike vrijednosti, tako da postojeći kondenzatori (ne superkondenzatorima) imaju kapacitet mjeren u picofarads (1000000000000. farad).
otpornik
Struje u rezonantnog kola zavisi i otpor kruga. A pored dva opisana elemenata koji čine oscilirajuće kola (zavojnica, kondenzator), postoji i treća - otpornika. On je odgovoran za stvaranje drag. Otpornik razlikuje od ostalih elemenata u tome što ima visoku otpornost, koji se može mijenjati u nekim modelima. Rezonantna kolo obavlja kontrolu moć funkcije magnetskog polja. Moguće je povezati nekoliko otpornika u seriju ili paralelno, čime se povećava otpornost kola.
Otpornost ovog elementa također ovisi o temperaturi, tako da treba paziti na svoj rad u krug, budući da se zagrijava za vrijeme prolaska struje.
Otpor se mjeri u oma, a njegova vrijednost može se izračunati po formuli:
- R = (p * l) / S, gdje
p - materijal otpornost otpornika (mjereno (Ohm * mm 2) / m);
l - dužina otpornici (u metrima);
S - presjek (u kvadratnim milimetrima).
Kako vezati parametara petlje?
Sada smo došli blizu fiziku rada oscilatornog kola. Vremenom je naboj na kondenzatoru tablice mijenja u skladu sa drugog reda diferencijalne jednadžbe.
Ako riješiti ovaj jednadžbu, to podrazumijeva neke zanimljive formula opisuje procese koji se javljaju u krug. Na primjer, ciklički frekvencija može se izraziti u smislu kapaciteta i induktivnosti.
Međutim, većina jednostavna formula koja omogućava da se izračuna mnoge nepoznanice - Thomson jednačina (nazvan po britanskom fizičaru William Thomson, koji ju je doveo 1853. godine):
- T = 2 * f * (L * C) 1/2.
T - između elektromagnetske oscilacije,
L i C - prema tome, induktivnost oscilirajuće zavojnica kola i element kapacitet spoja,
n - broj pi.
kvalitete faktor
Postoji još jedan važan količina karakteriziraju konture rada - faktor kvalitete. Da bi se shvatilo o čemu se radi, treba da se odnose na ovaj proces kao rezonanca. Ovaj fenomen, u kojem je amplituda postaje maksimalnu snagu na konstantnoj vrijednosti, što je zamah podršku. Rezonanca može objasniti sa jednostavnom primjeru: ako počnete da gurne zamah u ritmu njihove učestalosti, oni će se ubrzati, a njihovi "amplituda" će se povećati. Ali, ako ne gurati ritam, oni će usporiti. Na rezonanca, često odvodi puno energije. Kako bi bili u mogućnosti da izračunati vrijednost gubitka, izmislili smo parametar kao što je faktor kvalitete. To je koeficijent jednak omjer energije, nalazi se u sistemu u gubicima tokom jednog ciklusa u krug.
faktor kvalitete kolo se računa prema formuli:
- Q = (w 0 * W) / P, gdje
w 0 - rezonanca kružna frekvencija oscilacija;
W - energija skladišti u sistem vibrira;
P - rasipanje snage.
Ovaj parametar - bezdimenziona jer zapravo pokazuje odnos energije: čuvati potrošen.
Koja je idealna oscilirajući krug
Za bolje razumijevanje procesa u sistemu fizike došao na tzv idealan oscilirajući krug. To je matematički model koji predstavlja spoj kao sistem sa nula otpora. U njoj se nalaze neovlažen harmonika oscilacije. Ovaj model omogućava da se dobije približan proračun formula parametara kruga. Jedan od tih parametara - ukupna energija:
- W = (L * I 2) / 2.
Takva pojednostavljenja znatno ubrzati proračuna i ostaviti da se procijeniti karakteristike spoja sa unapred karakteristikama.
Kako to radi?
Svi oscilira krug radnog ciklusa može se podijeliti na dva dijela. Sada ćemo vidjeti upravo procese koji se odvijaju u svakom dijelu.
- Prva kondenzator faza ploča, koji se terete pozitivno, počinje da obavlja, zbog čega struja u krug. U ovom trenutku, trenutni ide od pozitivnog do negativnog naboja, dok prolazi kroz zavojnice. Shodno tome, elektromagnetska vibracije javljaju u krug. Struje koja prolazi kroz zavojnicu, kreće na drugi tanjir i pozitivno naplaćuje ga (pri čemu je prva elektroda, koja struja je hodao, negativno napunjena).
- U drugoj fazi se odvija direktno suprotan proces. Tekuće prelazi iz pozitivne ploče (koji je u početku bio je negativan) na negativne, ponovo prolazi kroz zavojnice. I sve optužbe padaju na svoje mjesto.
Ciklus se ponavlja sve dok se naplaćuje kondenzator. U idealnom rezonantnog kola ovog procesa je beskonačna, a gubitak prava moć je neizbježan zbog različitih faktora: grijanje koja se javlja zbog postojanja otpora u krug (Joule toplote), i slično.
Embodiments krug dizajn
Osim jednostavne kola "zavojnica-kondenzator" i "zavojnica-otpornik-kondenzator", postoje i druge opcije, koristeći kao osnovu oscilacija kolo. To je, na primjer, paralelni sklop koji se odlikuje u da postoji krug element (jer kao što postoji sam, bilo bi niz kola i od kojih se raspravljalo u članku).
Postoje i druge vrste gradnje, uključujući i razne električne komponente. Na primjer, moguće je da se poveže na mrežu tranzistor koji će se otvoriti i zatvoriti strujni krug s frekvencijom koja je jednaka frekvenciji oscilacija kola. Dakle, sustav će instalirati neovlažen oscilacije.
Gdje se koristi oscilacija krug?
Najpoznatiji nam je korištenje komponenti krug - to elektromagneti. Oni, pak, koriste se u interfonski sistemi, motori, senzori, i mnoge druge manje konvencionalne područja. Drugu aplikaciju - oscilator. U stvari, to je upotreba kola je vrlo poznata nas: u ovom obliku, koristi se u mikrotalasnoj da stvori talase u mobilne i bežične komunikacije za prijenos informacija na daljinu. Sve je to zbog činjenice da su oscilacije elektromagnetski valovi mogu biti kodiran na takav način da će biti moguće prenositi informacije na velike udaljenosti.
Induktor sama može da se koristi kao element za transformator, dva namotaja sa različitim brojem namotaja mogu proći kroz elektromagnetskog polja su zaduženi. Ali, kao što zavojnica karakteristike razlikuju, i sadašnji ličnosti u dva kruga, koji su povezani sa dva induktivnost će se razlikovati. Dakle, može se pretvoriti napon struje, kažu 220 volti u toku sa naponom od 12 volti.
zaključak
detaljno smo načelo oscilirajuće kola i svaki dio posebno. saznali smo da je oscilirajući kolo - uređaj dizajniran za generiranje elektromagnetskih valova. Međutim, ovo je samo osnove kompleksa mehanike ovih, naizgled jednostavne elemente. Saznajte više o zamršenost kruga i njegovih komponenti mogu biti iz stručne literature.
Similar articles
Trending Now