Ossillerende kring - dit is ... Die beginsel van werking

Ossillerende kring - 'n toestel vir die opwekking van (die skep van) van elektromagnetiese ossillasies. Van sy ontstaan tot vandag is dit gebruik in baie wetenskaplike en tegnologiese gebiede wat wissel van die alledaagse lewe te groot fabrieke produseer baie verskillende produkte.

Van waaruit bestaan dit?

Die ossillasie kring sluit 'n spoel en 'n kapasitor. Daarbenewens kan daar ook teenwoordig resistor (veranderlike weerstand element) wees. 'N induktor (of solenoïde, soos dit soms genoem) is 'n stok waarop windings word wond verskillende lae, wat oor die algemeen is 'n koperdraad. Dit is hierdie element skep ossillasies in die ossillasie kring. A bar, geleë in die middel, wat dikwels genoem verstik, of kern, en die spoel is soms 'n solenoïde genoem.

ossillerende kring spoel skep ossillasies slegs indien gestoor aanklag. Wanneer 'n stroom daardeur, dit ophoop 'n klag wat dan gee om die baan wanneer die spanning.

spoel drade het oor die algemeen 'n baie lae weerstand, wat altyd konstant bly. Die ossillasie kring kring kom dikwels verandering in spanning en stroom. Hierdie verandering is onderhewig aan sekere wiskundige wette:

• U = U ₀ * cos (w * (tt _0), waar
  U - spanning by die tyd t,
  U ₀ - spanning op tydstip t _0,
  w - frekwensie elektromagnetiese ossillasies.

Nog 'n noodsaaklike komponent van die kring is 'n elektriese kapasitor. Hierdie element bestaan uit twee plate wat geskei word deur 'n diëlektriese. Die dikte van die laag tussen die elektrodes is minder as hul grootte. Hierdie ontwerp maak dit moontlik om op-isolator elektriese lading, wat jy dan kan stuur om die baan te bou.

In teenstelling met kapasitor battery is dat daar geen bekering van stowwe deur die elektriese stroom, en daar is 'n direkte opeenhoping van lading in 'n elektriese veld. So, via die kapasitor kan groot genoeg is om die klag, wat alles op een slag kan gegee word versamel word. In hierdie geval, is die stroom in die kring het sterk vermeerder.

Ook, is die ossillasie kring bestaan uit een meer element: 'n resistor. Hierdie element het 'n weerstand en vir die beheer van die stroom en spanning in die stroombaan. As teen 'n konstante spanning om weerstand van die resistor te verhoog, sal die huidige afname van Ohm se wet:

• I = O / R, waar
  I - huidige,
  U - spanning,
  R - weerstand.

induktor

Kom ons neem 'n nader kyk na al die besonderhede van die induktor en die beter sal sy funksie in die resonante kring verstaan. Soos ons gesê het, die weerstand van hierdie element na nul neig. Dus, wanneer dit aan 'n DC kring sou optree kortsluiting. Maar, as die spoel verbind aan die WS-kring, dit werk korrek. Dit lei tot die gevolgtrekking gekom dat die element het 'n weerstand teen wisselstroom.

Maar hoekom is dit gebeur en hoe weerstand voorkom wanneer 'n wisselstroom? Om hierdie vraag wat ons nodig het om te draai na die verskynsel van selfinduktansie beantwoord. Met die verloop van die spoel stroom in dit is daar 'n elektromotoriese krag (EMK), wat 'n struikelblok vir die huidige verandering skep. Die grootte van hierdie krag hang af van twee faktore: die spoel huidige en die afgeleide met betrekking tot tyd. Wiskundig is dit afhanklikheid uitgedruk deur die vergelyking:

• E = -L * Ek '(t), waar
  E - EMF,
  L - induktansie waarde van die spoel (vir elke spoel is anders en is afhanklik van die aantal windings van die rolle en hul dikte)
  Ek is 'n (t) - tyd afgeleide van die huidige (huidige verandering koers).

DC Power met verloop van tyd is nie verander nie, so sy weerstand wanneer blootgestel aan ontstaan.

Maar by AC al sy parameters is voortdurend aan die verander in 'n sinusvormige of cosinus wet, wat veroorsaak dat elektromotoriese krag, wat hierdie veranderinge voorkom. Sulke weerstand genoem induksie en bereken deur die formule:

• X _L = w * _L, waar
  w - frekwensie ossilasie kring,
  L - induktansie van die spoel.

Die huidige intensiteit in die solenoïde lineêr toeneem en afneem volgens verskillende wette. Dit beteken dat as jy die vloei van stroom stop in die spoel, sal dit voortgaan om 'n geruime tyd op die aanklag in die kring te gee. En as dit die vloei van stroom skielik onderbreek, daar sal geskiet word uit die feit dat die koste sal probeer om uit te klim en versprei spoel. Dit is - 'n ernstige probleem in die industriële produksie. Hierdie effek (hoewel nie heeltemal wat verband hou met die ossillasie kring) waargeneem kan word, byvoorbeeld, wanneer die verwydering van die prop uit die sok. In hierdie geval spring die vonk wat op so 'n skaal kan 'n persoon nie benadeel. Dit is te wyte aan die feit dat die magnetiese veld nie dadelik verdwyn nie, maar geleidelik verkwis, induserende strome in ander dirigente. In 'n industriële skaal die huidige krag is baie keer groter as ons gewone 220 volts, so die onderbreking in die produksie ketting vonke so 'n krag wat 'n baie skade sal veroorsaak dat beide die plant en die man kan veroorsaak.

Spoel - is die fondament van daardie waaruit die ossillasie kring is. Induktor ingesluit solenoïdes agtermekaar bygevoeg. Volgende, neem ons 'n nader kyk na al die besonderhede van die struktuur van daardie element.

Wat is die induktansie?

Induktansie spoel ossillerende kring - is 'n individuele parameter wat numeries gelyk aan die elektromotoriese krag (in volts), wat plaasvind in 'n kring wanneer die huidige variasie van 1 A vir 1 sekonde. As die solenoïde is gekoppel aan 'n DC kring, sy induktansie beskryf die energie van 'n magneetveld, wat is geskep deur die huidige deur die formule:

• W = (L * I ²⁾ / 2, waar
  W - die magneetveld energie.

induktansie koëffisiënt is afhanklik van baie faktore: die geometrie van die solenoïde, die magnetiese eienskappe van die kern en van die aantal rolle draad. Nog 'n kenmerk van hierdie aanwyser is dat dit altyd positief, omdat die veranderlikes waarvan dit afhanklik is, nie negatief kan wees.

Die induktansie kan ook gedefinieer word as 'n eiendom van 'n dirigent met 'n huidige winkel energie in 'n magneetveld. Dit word gemeet in Henry (vernoem na die Amerikaanse wetenskaplike Dzhozefa Genri).

Verder solenoïde ossillasie kring bestaan uit 'n kapasitor wat hierna bespreek sal word.

elektriese kapasitor

Kapasitansie word bepaal deur die ossillator kring kapasitansie elektriese kapasitor. Sy verskyning is bo geskryf. Laat ons nou ondersoek instel na die fisika van die prosesse wat plaasvind in dit.

Sedert die kapasitor plate is gemaak van 'n dirigent, dan kan dit elektriese stroom vloei. Maar tussen die twee plate is hindernis. Isolator (hulle kan lug, hout of ander materiaal met 'n hoë weerstand as gevolg van die feit dat lading nie kan beweeg van die een einde van die draad na die ander, daar is 'n opeenhoping dit aan die kapasitor plate dus verhoog die magnetiese en elektriese krag. velde rondom dit. So, op die beëindiging van die diens voortgaan al elektrisiteit opgehoopte op die plate, begin om die baan te stuur.

Elke kapasitor 'n gemerkte spanning, optimaal vir sy operasie. As jy lank om die element te benut op 'n spanning hoër as die nominale, is die leeftyd aansienlik verminder. Die kapasitor van die ossillasie kring is voortdurend getref deur strome en dus wanneer gekies moet baie versigtig wees.

Benewens konvensionele kapasitors, wat bespreek is, is daar ook elektriese dubbellaag kapasitors. Dit is 'n meer komplekse element: dit kan beskryf word as 'n kruising tussen 'n battery en 'n kapasitor. Tipies, die diëlektriese in elektriese dubbellaag kapasitors is organiese stowwe, tussen wat is 'n elektroliet. Saam skep hulle 'n elektriese dubbellaag, wat dit moontlik maak om te versamel in hierdie ontwerp op keer meer energie as 'n konvensionele kapasitor.

Wat is die kapasiteit van 'n kapasitor?

Kapasitansie van die kapasitor is die verhouding van die kapasitor lading om 'n spanning waarteen dit geleë is. Bereken die waarde kan baie maklik met die hulp van 'n wiskundige formule wees:

• C = (e ₀ * S) / d, waar
  e ₀ - diëlektriese konstante van die diëlektriese materiaal (tabel waarde)
  S - gebied van die kapasitor plate,
  d - die afstand tussen die plate.

Die afhanklikheid van die kapasitansie van die kapasitor op die afstand tussen die elektrodes word verduidelik deur die verskynsel van elektrostatiese induksie is minder as die afstand tussen die plate, hoe meer het hulle invloed op mekaar (coulomb), hoe groter is die klag elektrodes en minder stres. En wanneer die spanning waarde van die kapasiteit verhoog, aangesien dit ook kan beskryf word deur die volgende formule te gebruik:

• C = q / U, waar
  q - die aanklag in coulombs.

Dit is om te praat oor die eenhede van meting van hierdie hoeveelheid. Kapasitansie word gemeet in farad. 1 farad - groot genoeg waarde, so bestaande kapasitors (nie superkapasitors) het 'n kapasitansie gemeet in picofarads (1000000000000 farad).

weerstand

Die stroom in die resonante kring hang ook af van die weerstand van die kring. En behalwe die twee beskryf elemente wat make-up 'n ossilerende kring (spoel, kapasitor), daar is 'n derde - 'n resistor. Hy is verantwoordelik vir die skep van sleep. Weerstand verskil van die ander elemente in die sin dat dit 'n hoë weerstand, wat in sommige modelle kan verander. Die resonante kring dit verrig die krag beheer funksie van die magnetiese veld. Dit is moontlik om verskeie resistors in serie of parallel, en daardeur die weerstand van die stroombaan te verhoog.

Die weerstand van hierdie element is ook afhanklik van temperatuur, so sorg moet geneem word om sy werk in die kring, aangesien dit gedurende die verloop van die huidige verhit.

Die weerstand word gemeet in ohm, en die waarde daarvan bereken kan word met behulp van die formule:

• R = (p * l) / S, waar
  p - materiaal weerstand resistor (gemeet in (ohm * mm ²⁾ / m);
  l - lengte van die resistors (in meter);
  S - oppervlakte (in vierkante millimeter).

Hoe om 'n lus parameters bind?

Nou het ons naby kom aan die fisika van die werking van die ossillasie kring. Met verloop van tyd die lading op die kapasitor plate verander na gelang van die tweede-orde differensiaalvergelyking.

As jy hierdie vergelyking op te los, beteken dit 'n paar interessante formules beskryf die prosesse wat plaasvind in die kring. Byvoorbeeld, kan 'n sikliese frekwensie uitgedruk in terme van kapasitansie en induktansie bevat.

Maar die mees eenvoudige formule wat dit moontlik maak om die baie onbekendes bereken - Thomson vergelyking (vernoem na die Britse fisikus William Thomson, wat haar in 1853 het):

• T = 2 * f * (L * C) ^1/2.
  T - tussen die elektromagnetiese ossillasies,
  L en C - dienooreenkomstig, die induktansie van die ossillerende kring spoel en 'n kapasitansie kring element,
  N - die aantal pi.

kwaliteit faktor

Daar is nog 'n belangrike hoeveelheid wat kenmerkend is die kontoer van die werk - die gehalte faktor. Ten einde te verstaan wat dit is, moet jy verwys na hierdie proses as 'n resonansie. Hierdie verskynsel, waarin die amplitude word die maksimum krag teen 'n konstante waarde, wat 'n swing ondersteuning. Resonansie kan verduidelik met 'n eenvoudige voorbeeld: as jy begin om die swaai op die maat van hulle frekwensie stoot, sal hulle versnel, en hul "amplitude" sal toeneem. Maar as jy nie druk op die beat, sal hulle stadiger. By resonansie, verdryf dikwels baie energie. Ten einde in staat te wees om die waarde van die verlies te bereken, uitgevind ons 'n parameter, soos die kwaliteit faktor. Dit is 'n koëffisiënt gelyk aan die verhouding van energie, geleë in die stelsel, om verliese wat gedurende een siklus in die kring.

kring gehalte faktor word bereken volgens die formule:

• Q = (w ₀ * W) / P, waar
  w ₀ - resonansie hoekfrekwensie van ossillasies;
  W - die energie gestoor in die vibrerende stelsel;
  P - drywing.

Hierdie parameter - dimensielose sedert eintlik toon die energie-verhouding: gestoor het.

Wat is die ideale ossillerende kring

Vir 'n beter begrip van die prosesse in die stelsel van fisika vorendag gekom met die sogenaamde ideale ossillerende kring. Dit is 'n wiskundige model wat die baan as 'n stelsel met 'n nul weerstand. In dit daar ongedempte harmoniese ossillasies. Hierdie model maak dit moontlik om 'n geskatte stroombaanparameters formule berekening te bekom. Een van hierdie parameters - die totale energie:

• W = (L * I ²⁾ / 2.

Soos vereenvoudiging grootliks versnel berekeninge en laat kring eienskappe met voorafbepaalde eienskappe te evalueer.

Hoe werk dit?

Alle ossillerende kring bedryfsiklus kan verdeel word in twee dele. Nou sal ons presies die prosesse wat plaasvind in elke deel sien.

• Die eerste fase plaat kapasitor, positief gelaaide, begin om na te kom, die lewering van die stroom in die kring. Op hierdie punt, die huidige gaan van 'n positiewe 'n negatiewe lading, terwyl dit deur die spoel. Gevolglik elektromagnetiese vibrasies optree in die kring. Stroom wat deur die spoel, beweeg dit na 'n tweede bord en vra dit 'n positiewe (terwyl die eerste elektrode, wat stroom loop, negatief gelaaide).
• Die tweede fase plaasvind direk teenoorgestelde proses. Die stroom uit die positiewe plaat (wat in die begin negatiewe was) om negatiewe, weer wat deur die spoel. En al die aanklagte in plek val.

Die siklus is so lank as die kapasitor gelaai herhaal. In 'n ideale resonante kring hierdie proses is oneindig, en die ware krag verlies is onvermydelik as gevolg van verskeie faktore: die verwarming wat plaasvind as gevolg van die bestaan van die weerstand in die stroombaan (Joule hitte), en dies meer.

Belichaming kring ontwerp

In bykomend tot eenvoudige stroombane "die spoel-kapasitor" en "spoel-resistor-kapasitor" Daar is ander opsies, met behulp van 'n basis ossillasie kring. Dit, byvoorbeeld, 'n parallelle stroombaan wat gekenmerk word in die sin dat daar 'n element kring (want as dit alleen bestaan, sou dit 'n seriekring wees en waarvan in die artikel bespreek).

Daar is ook ander vorme van konstruksie, insluitend die verskillende elektriese komponente. Byvoorbeeld, is dit moontlik om aan te sluit op die netwerk transistor wat oop en toe die baan met 'n frekwensie gelyk aan die ossillasie frekwensie van die kring. Dus, sal die stelsel ongedempte ossillasies te installeer.

Waar die ossillasie kring gebruik?

Die meeste bekend aan ons die gebruik van komponente van die kring - dit elektromagnete. Hulle het op sy beurt, word gebruik in interkom stelsels, motors, sensors, en baie ander minder konvensionele gebiede. Nog 'n aansoek - ossillator. Trouens, dit is die gebruik van die kring is baie bekend aan ons: in hierdie vorm, word dit gebruik in die mikrogolf om golwe in die mobiele en draadlose kommunikasie skep om inligting oor te dra oor 'n afstand. Dit alles is te danke aan die feit dat die ossillasies van die elektromagnetiese golwe kan word geïnkripteer in so 'n manier dat dit moontlik sal wees om inligting oor lang afstande te dra.

Induktor self kan gebruik word as 'n element vir die transformator, kan twee rolle met verskillende aantal windings deur die elektromagnetiese veld slaag hulle beheer. Maar as solenoïdes eienskappe verskil, en huidige figure in die twee bane, wat verbind is tot die twee induktansie sal wissel. Dus, kan 'n mens spanning om te skakel na huidige, sê 220 volts in huidige met 'n spanning van 12 volts.

gevolgtrekking

Ons gedetailleerde die beginsel van die ossillerende kring en elke onderdeel afsonderlik. Ons het geleer dat die ossillerende kring - 'n toestel wat ontwerp is om elektromagnetiese golwe te genereer. Dit is egter net die basiese beginsels van die komplekse meganika van hierdie, oënskynlik eenvoudige elemente. Hier is meer oor die verwikkeldheid van die kring en sy komponente kan wees van gespesialiseerde literatuur.