Формирање, Науката
Осцилаторно коло - ова е ... Принципот на работа
Осцилаторно коло - уред за генерирање (создавање) на електромагнетни осцилации. Од своето основање до денес се користи во голем број научни и технолошки области кои се движат од секојдневниот живот на големите фабрики за производство на многу различни производи.
Од што се состои?
коло осцилација вклучува калем и кондензатор. Покрај тоа, исто така може да бидат присутни отпорник (променлива елемент отпор). На намотки (или електромагнетниот, како што понекогаш се нарекува) е шипка на која намотки се рана неколку слоеви, кои генерално е бакарна жица. Тоа е овој елемент создава осцилации во осцилаторно коло. А бар, кој се наоѓа во средината, често се нарекува задави, или основни и калем понекогаш се нарекува електромагнетниот.
осцилаторно коло серпентина создава осцилации само ако се чуваат трошоци. При изрекувањето на струја низ него, тоа се акумулира износ кој потоа дава на колото кога напонот ќе падне.
серпентина жици обично имаат многу низок отпор, кој секогаш останува константна. коло осцилација коло често се јавува промена во напонот и amperage. Оваа промена е предмет на одредени математички закони:
- U = U 0 * cos (w * (tt 0), каде што
U - напон во време t,
U 0 - напон во време t 0,
w - фреквенција електромагнетни осцилации.
Друга основна компонента на колото е електричен кондензатор. Овој елемент се состои од две плочи кои се одделени со диелектрик. На дебелината на слојот помеѓу електродите е помалку од нивната големина. Овој дизајн овозможува да се акумулира на-изолатор електричен полнеж, кои можете да ги испратите на колото.
За разлика од кондензатор батеријата е дека не постои пренамена на супстанции од електрична струја, и постои директна акумулација на полнеж во електрично поле. Така, преку кондензатор може да биде доволно голем за да се акумулира на обвинението, која може да се даде на сите одеднаш. Во овој случај, на струја во колото е значително зголемен.
Исто така, на осцилација коло е составен од уште еден елемент: отпорници. Овој елемент има отпор и за контрола на напон и струја во коло. Ако на константен напон да се зголеми отпорноста на отпорник, сегашниот ќе се намали со закон Ом:
- I = U / R, каде што
I - струја,
U - напон,
R - на отпорот.
индуктор
Да го земеме еден одблизу на сите детали на намотки и подобро ќе се разбере неговата функција во резонантната коло. Како што рековме, отпорот на овој елемент има тенденција да се нула. Така, кога е поврзана со DC колото ќе се случи краток спој. Меѓутоа, ако на калем поврзан со AC коло, таа работи правилно. Ова води кон заклучок дека елемент има отпорност на наизменична струја.
Но, зошто се случува ова и како отпор се случува кога на наизменична струја? За да одговориме на ова прашање, ние треба да се сврти кон феноменот на авто-индуктивност. Со поминување на тековната серпентина во него има една електромоторна сила (Белешки), со што се создава пречка за тековните промени. Големината на оваа сила зависи од два фактори: тековната серпентина и деривати во однос на времето. Математички, оваа зависност се изразува со равенката:
- E = -L * I '(t), каде
Е - EMF,
L - индуктивност вредност на серпентина (за секоја намотка е различен и зависи од бројот на намотки на калеми и нивната дебелина)
Јас (t) - време дериват на струја (сегашната стапка на промена).
DC напојување со текот на времето не се менува, така што неговата отпорност кога се изложени да се појават.
Но, во AC сите параметри се постојано се менува во синусната и косинусната закон, предизвикува електромоторна сила, која го спречува овие промени. Таков отпор се нарекува индукција и се пресметува со формулата:
- X L = w * L, каде што
w - осцилација фреквенција коло,
L - индуктивност на калем.
На јачина на струја во електромагнетниот линеарно се зголемува и се намалува според различни закони. Ова значи дека ако се запре протокот на струја во калем, тоа ќе продолжи за подолго време да им даде на обвинението во коло. И ако ова нагло прекинуваат протокот на струја, ќе се снима од фактот дека цената ќе се обидат да се излезе и да се дистрибуира серпентина. Ова е - сериозен проблем во индустриското производство. може да се забележи овој ефект (иако не во целост се однесуваат на осцилација коло), на пример, при отстранување на кабелот од приклучокот. Во овој случај не дојде искра која на такво ниво не може да му наштети на лице. Тоа се должи на фактот дека не исчезнува веднаш магнетно поле, но постепено се потрошил, поттикнување струи во други проводници. Во индустриски размери моменталната сила е многу пати поголема од нашите вообичаени 220 волти, па прекин во синџирот на производство може да предизвика искри таква сила што ќе предизвика многу штета на двете растителни и човекот.
Калем - е основа на тоа од која осцилација коло е. додаде индуктор вклучени соленоиди секвенцијално. Следно, ги одблизу на сите детали за структурата на тој елемент.
Што е индуктивност?
Индуктивност серпентина осцилаторно коло - е индивидуална параметар кој е бројно еднаква на електромоторна сила (во волти), кој се јавува во кола кога сегашната варијанта на 1 А за 1 секунда. Ако електромагнетниот е поврзан со DC колото, неговата индуктивност опишува енергија на магнетно поле, кои се создадени од страна на оваа струја со формулата:
- W = (L * I 2) / 2, каде што
W - магнетното поле на енергија.
индуктивност коефициент зависи од многу фактори: геометријата на електромагнетниот, магнетните карактеристики на јадрото и на бројот на калеми на жица. Друга карактеристика на овој индикатор е дека секогаш е позитивен, бидејќи променливи од кои зависи, не може да биде негативен.
Индуктивност исто така, може да се дефинира како сопственост на проводник со тековната чување на енергија во магнетно поле. Се мери во Henry (по името на американскиот научник Dzhozefa Genri).
Исто електромагнетниот осцилација коло се состои од кондензатор, која ќе се дискутира во понатамошниот текст.
електрични кондензатор
Capacitance се определува со осцилатор коло капацитетот електрични кондензатор. Неговата појава е напишано погоре. Сега ајде да ги разгледаме физика на процесите што се случуваат во него.
Од кондензатор плочи се направени од еден проводник, тогаш тоа може да тече електрична струја. Сепак, помеѓу две плочи е пречка. Изолатор (тие можат да бидат воздух, дрво или други материјали со висока отпорност Се должи на фактот дека со полнење не може да се движи од едниот крај на жица за да другите, постои тоа акумулација на кондензатор плочи на тој начин се зголемува на магнетни и електрична енергија. полиња околу неа. Така, на престанок на надоместокот продолжува сите електрична енергија акумулирана на плочи, почнува да се пренесе на колото.
Секој кондензатор има номинален напон, оптимална за својата работа. Ако долго да се искористат на елемент на напон повисок од номиналниот, на живот е значително намалена. Кондензатор на осцилаторно коло постојано е под влијание на струи и затоа кога избрани треба да бидат многу внимателни.
Во прилог на конвенционалните кондензатори, кои беа дискутирани, исто така има и електрични двоен слој кондензатори. Ова е уште посложен елемент: тоа може да се опише како крст помеѓу батеријата и кондензатор. Типично, диелектрик во електрични двоен слој кондензатори се органски материи, меѓу кои е електролитот. Заедно тие создаваат електрични двоен слој, кој ви овозможува да се акумулира во овој дизајн на пати повеќе енергија отколку конвенционалните кондензатор.
Што е капацитетот на кондензатор?
Капацитетот на кондензатор е односот на полнење кондензатор со напонот на која се наоѓа. Пресмета оваа вредност може да биде многу едноставна, со помош на математичка формула:
- C = (e 0 * S) / d, каде што
e 0 - диелектрична константа на диелектрични материјали (табеларно вредност)
S - површина на кондензатор плочи,
d - растојанието помеѓу плочите.
Зависноста на капацитетот на кондензатор на растојанието помеѓу електродите се објаснува со феноменот на електростатско индукција е помалку од растојанието помеѓу плочите, толку повеќе тие влијаат едни на други (кулон), толку е поголема електроди за полнење и помалку стрес. И кога вредноста на напонот на зголемување на капацитетот, со оглед на тоа исто така може да се опише со следнава формула:
- C = q / U, каде што
П - надоместокот во кулони.
Тоа е да се зборува за единица за мерење на овој квантитет. Капацитивност се мери во farads. 1 Farad - доволно голема вредност, па постојните кондензатори (не суперкондензатори) имаат капацитет се мери во picofarads (еден trillionth Farad).
отпорник
На струја во резонантната коло, исто така, зависи од отпорноста на колото. И покрај двете опишани елементи кои го сочинуваат осцилаторно коло (калем, кондензатор), постои и трета - отпорници. Тој е одговорен за создавање на влечење. Отпорник се разликува од другите елементи во тоа што има висока отпорност, кои можат да бидат различни во некои модели. Резонантната коло врши моќ за контрола функција на магнетно поле. Тоа е можно да се поврзете неколку отпорници во серија или паралелно, со што се зголемува отпорноста на колото.
Отпорот на овој елемент, исто така, зависи од температурата, па треба да се преземат грижата за својата работа во коло, бидејќи тоа се загрева за време на премин на струја.
Отпорноста се мери во оми, а неговата вредност се пресметува со користење на формулата:
- R = (p * L) / S, каде што
p - материјал отпорност отпорник (измерена во (ohm * mm 2) / m);
L - должина на отпорници (во метри);
S - пресек (во квадратни милиметри).
Како да си врзеш јамка параметри?
Сега сме дошле во близина на физиката на работа на осцилаторно коло. Со текот на времето за полнење на кондензатор плочи се менува според диференцијална равенка од втор ред.
Ако се реши оваа равенка, тој подразбира некои интересни формули опишување на процесите што се случуваат во коло. На пример, една циклична фреквенција може да се изрази во смисла на капацитивност и индуктивност.
Сепак, повеќето едноставна формула која им овозможува да се пресмета на многу непознати - Томсон равенката (по името на британскиот физичар Вилијам Томсон, кој ја донесе во 1853 година):
- T = 2 * f * (L * C) 1/2.
T - помеѓу електромагнетни осцилации,
L и C - соодветно на тоа, индуктивност на осцилаторно коло серпентина и елемент на капацитетот на колото,
N - бројот пи.
квалитетот фактор
Постои уште една важна количината карактеризирање на контура на работа - квалитетот фактор. Со цел да се разбере што е тоа, треба да се однесуваат на овој процес како резонанца. Овој феномен, во кој амплитуда станува максимална моќност на константна вредност, што е поддршка замав. Резонанца може да се објасни со еден едноставен пример: ако почнете да им помогнам на замав во ритамот на нивната фреквенција, тие ќе се забрза, и нивните "амплитуда" ќе се зголеми. Но, ако не им помогнам на победи, тие ќе се забави. На резонанца, често dissipates многу енергија. Со цел да бидат во можност да се пресмета вредноста на загубата, измисливме параметар како што се квалитетот фактор. Тоа е коефициент е еднаков на односот на енергија, кој се наоѓа во системот, да се загуби се јавуваат во текот на еден циклус во коло.
квалитет коло фактор се пресметува според формулата:
- Q = (w 0 * W) / P, каде што
w 0 - резонанца аголна фреквенција на осцилации;
W - зачувани во системот вибрира енергија;
P - моќ дисипација.
Овој параметар - бездимензионални бидејќи всушност покажува односот на енергија: чуваат за потрошени.
Што е идеален осцилаторно коло
За подобро разбирање на процесите во системот на физиката излезе со т.н. идеален осцилаторно коло. Ова е математички модел претставува коло како систем со нула отпор. Во него има undamped хармонично осцилации. Овој модел овозможува да се добие приближна параметри пресметка формула коло. Една од овие параметри - вкупната потрошувачка на енергија:
- W = (L * I 2) / 2.
Таквите поедноставување голема мера се забрза пресметки и ќе ви овозможи да се оцени карактеристики коло со дефиниција карактеристики.
Како тоа функционира?
Сите осцилирачки оперативен циклус коло може да се подели на два дела. Сега ние ќе се види точно процесите кои се одвиваат во секој дел.
- фаза плоча кондензатор првиот, обвинет позитивно, почнува да се ослободи, рендерирање на струја во коло. Во овој момент, сегашниот оди од позитивен во негативен полнеж, додека минува низ серпентина. Како резултат на тоа, електромагнетни вибрации се случи во коло. Тековната минува низ калем, се движи кон втора плоча и тоа обвиненија позитивно (додека првата електрода, која струја се одеше, негативно наелектризирани).
- Втората фаза се одвива директно спротивна процес. Струјата поминува од позитивната плоча (кој во почетокот беше негативен) на негативни, минувајќи повторно преку серпентина. И сите обвиненија падне во место.
Циклусот се повторува се додека кондензатор е обвинет. Во еден идеален резонантната коло, овој процес е бесконечна, и вистинска загуба на енергија е неизбежна поради различни фактори: греење, која се јавува како резултат на постоењето на отпор во коло (Джаул топлина), и слично.
Олицетворение коло дизајн
Во прилог на едноставни кола "серпентина-кондензатор" и "серпентина-отпорник, кондензатор", постојат и други опции, при што како основа осцилација коло. Ова, на пример, паралелно на колото кое се карактеризира со тоа што постои елемент коло (бидејќи, како што постои сам, тоа ќе биде серија коло и на која се дискутираше во статијата).
Исто така постојат и други видови на градежни, вклучувајќи го и разни електрични компоненти. На пример, тоа е можно да се поврзете со транзистор мрежа која ќе се отвори и затвори коло со фреквенција еднаква на осцилација фреквенција на колото. Така, системот ќе се инсталира undamped осцилации.
Кога се користи осцилација коло?
Најмногу познат на нас користењето на компонентите на колото - тоа електромагнети. Тие, пак, се користат во домофон системи, мотори, сензори, како и многу други помалку конвенционални области. Друга примена - осцилатор. Всушност, тоа е употребата на колото е многу познато за нас: во оваа форма, што се користи во микробранова печка да се создаде бранови во мобилната и безжична комуникација за пренос на информации во текот на далечина. Сето ова се должи на фактот дека осцилациите на електромагнетни бранови можат да бидат кодирани во таков начин што тоа ќе биде можно да пренесува информации во текот на долги растојанија.
Индуктор себе може да се користи како елемент за трансформатор, два калеми со различен број на намотки може да помине преку електромагнетно поле кои се задолжени. Но, како што соленоиди карактеристики се разликуваат, како и тековните фигури во двете кола, кои се поврзани со двете индуктивност ќе се разликуваат. Така, може да се конвертира напон на струја, велат во 220 волти струја со напон од 12 волти.
заклучок
Ние детално принципот на осцилаторно коло и секој дел поединечно. Дознавме дека осцилаторно коло - уред со цел да генерира електромагнетни бранови. Сепак, ова е само основите на комплексот механика на овие, навидум едноставни елементи. Дознајте повеќе за сложеноста на колото и неговите компоненти може да биде од стручна литература.
Similar articles
Trending Now