Осцилиращ верига - това е ... Принципът на работа

Осцилираща верига - устройство за генериране (създаването) на електромагнитни трептения. От създаването си до днес тя се използва в много научни и технологични области, вариращи от ежедневния живот на големите фабрики за производство на много различни продукти.

От какво се състои?

верига колебание включва бобина и кондензатор. В допълнение, могат също да присъстват резистор (променлив елемент резистентност). Индуктор (или соленоид, тъй като понякога се нарича) е прът, на която са навити намотки няколко слоя, които обикновено е меден проводник. Именно този елемент създава трептения в люлеенето веригата. A-бар, разположен в средата, често се нарича дросел, или ядро, а бобината понякога се нарича соленоид.

вибриращо верига намотка създава трептения само, ако се съхранява заплащане. При преминаване на ток през нея, тя се натрупва такса, която след това се дава на веригата, когато напрежението падне.

винтови проводници обикновено имат много ниско съпротивление, което винаги остава постоянна. Веригата за трептенията схема често се случва промяна на напрежението и тока. Тази промяна е обект на определени математически закони:

• U = ₀ U * COS (w * (ТТ _0), където
  U - напрежение на време Т,
  U ₀ - напрежение в момент _0,
  w - електромагнитни трептения.

Друг съществен компонент на веригата е електрически кондензатор. Този елемент се състои от две плочи, които са разделени от диелектрик. Дебелината на слоя между електродите е по-малко от техния размер. Този дизайн позволява да се натрупват върху изолатор електрически заряд, който след това можете да изпращате на веригата.

За разлика от кондензатор батерия е, че няма реализация на вещества от електрически ток, и има пряка натрупване на заряд в електрическо поле. По този начин, чрез кондензатор може да бъде достатъчно голям, за да се натрупват на таксата, която може да се даде наведнъж. В този случай, на ток в електрическата верига се увеличава значително.

Също така, трептене кръг се състои от още един елемент: резистор. Този елемент има устойчивост и за контрол на тока и напрежението във веригата. Ако в постоянно напрежение, за да се увеличи съпротивлението на резистора, токът ще намалее от закона на Ом:

• I = U / R, където
  I - ток,
  U - напрежение,
  R - съпротивление.

индуктор

Нека да разгледаме по-подробно всички детайли на индуктор и толкова по-добре ще се разбере неговата функция в трептящ кръг. Както казахме, устойчивостта на този елемент клони към нула. По този начин, когато сте свързани с веригата за постоянен ток ще се случи късо съединение. Въпреки това, ако бобината свързан с AC веригата, тя работи правилно. Това води до извода, че елементът има устойчивост на променлив ток.

Но защо се случва това и как се случва, когато съпротива променлив ток? За да отговорим на този въпрос, трябва да се обърнат към феномена на самостоятелно индуктивност. С течение на тока на бобината в него има електродвижеща сила (EMF), което създава пречка за текущата промяната. Големината на тази сила зависи от два фактора: ток на бобината и производната по отношение на времето. Математически, тази зависимост се изразява с уравнението:

• Е = -L * Г (т), където
  E - EMF,
  L - индуктивност стойност на бобината (за всяка намотка е различна и зависи от броя на намотките на серпентините и тяхната дебелина)
  Аз (т) - време производно на ток (ток процент промяна).

DC Power с течение на времето не се променя, така че неговото съпротивление, когато са изложени да възникнат.

Но в AC всичките му параметри се променят непрекъснато в синусоидална или косинус закон, причинявайки електродвижещо напрежение, което не позволява на тези промени. Такава устойчивост се нарича индукция и се изчислява по формулата:

• X _L = w * _L, където
  w - честота на трептене верига,
  L - индуктивност на бобината.

На тока в соленоида линейно нараства и намалява по различни закони. Това означава, че ако спрете потока на ток в намотка, тя ще продължи още известно време, за да даде на обвинението във веригата. И ако това внезапно прекъсване на потока на ток, ще бъдат заснети от факта, че таксата ще се опитаме да се измъкнем и да се разпространява намотка. Това е - един сериозен проблем в промишленото производство. може да се наблюдава Този ефект (въпреки че не напълно свързани с колебание верига), например при отстраняване на щепсела от контакта. В този случай прескача искрата, която в такъв мащаб не може да навреди на човек. Това се дължи на факта, че не изчезва веднага магнитното поле, но постепенно разсейва, индуциране на токове в други проводници. В промишлен мащаб мощността на тока е много пъти по-големи от нашите обичайни 220 волта, така че прекъсването на веригата на производство може да предизвика искри такава сила, която ще доведе до много вреди на двата завода и човека.

Coil - е в основата на тази, от която колебание веригата е. добавя Индуктор включени соленоиди последователно. След това, ние погледнем по-отблизо на всички подробности за структурата на този елемент.

Какво е индуктивност?

Индукция намотка осцилираща верига - е отделен параметър, който е числено равно на електродвижещата сила (в волта), което се случва в схема когато текущата вариант на 1 А в продължение на 1 секунда. Ако намотка е свързан с веригата за постоянен ток, нейната индуктивност описва енергията на магнитно поле, което се създава от този ток по формулата:

• W = (L * I ²⁾ / 2, където
  W - магнитното поле енергия.

индуктивност коефициент зависи от много фактори: геометрията на соленоид, магнитните характеристики на сърцевината и на броя на намотки от проводник. Друга особеност на този показател е, че тя винаги е положителен, защото променливите, на които това зависи, не могат да бъдат отрицателни.

Индуктивността също може да се определи като свойство на проводник с ток магазин енергия в магнитно поле. Тя се измерва в Хенри (кръстен на американския учен Dzhozefa Genri).

Освен електромагнитно трептене верига се състои от кондензатор, което ще бъде обсъдено по-долу.

Електрически кондензатор

Капацитет се определя от осцилатор на капацитет електрически кондензатор. Външният му вид е написано по-горе. Сега Нека разгледаме физиката на процесите, които се случват в него.

Тъй кондензатор плочи са направени от проводник, то може да тече електрически ток. Въпреки това, между двете плочи е пречка. Изолатор (те могат да бъдат въздух, дърво или друг материал с висока устойчивост Поради факта, че такса не може да се движи от единия край на жицата към другия, има го натрупване на кондензаторни плочи по този начин увеличава магнитната и електрическата енергия. полета около него. по този начин, при прекратяване на обвинението протича цялата електроенергия, натрупани върху плочите, започва да се предава на веригата.

Всеки кондензатор има номинално напрежение, оптимална за неговото действие. Ако дълго, за да се възползва от елемент при напрежение по-високо от номинала, живота е силно намалена. В кондензатор на люлеенето веригата постоянно се влияе от течения и поради това, когато е избран трябва да бъдат много внимателни.

В допълнение към конвенционалните кондензатори, които бяха обсъдени, има и електрически двуслойни кондензатори. Това е по-сложен елемент: той може да бъде описан като кръстоска между батерията и кондензатор. Обикновено, диелектрик в електрически двуслойни кондензатори са органични вещества, между които е електролит. Заедно те създават електрически двоен слой, който позволява да се натрупват в този дизайн в пъти повече енергия в сравнение с конвенционалните кондензатор.

Какъв е капацитетът на кондензатор?

Капацитет на кондензатора е съотношението на таксата за кондензатор за напрежение, на което се намира. Изчислете тази стойност може да бъде много прост, с помощта на математическа формула:

• С = (д ₀ * S) / г, където
  д ₀ - диелектрична константа от диелектричен материал (таблична стойност)
  S - площ на кондензатор плочи,
  г - разстоянието между плочите.

Зависимостта на капацитет на кондензатор от разстоянието между електродите се обяснява с феномена на електростатична индукция е по-малко от разстоянието между плочите, толкова повече те влияят една на друга (Кулон), толкова по-големи електроди за зареждане и по-малко стрес. И когато стойността на напрежението на производствен капацитет, тъй като той може да бъде описан по следната формула:

• С = Q / U, където
  р - на заряд в кулони.

Това е да се говори за мерните единици, от това количество. Капацитет се измерва в farads. 1 фарад - достатъчно голяма стойност, така че съществуващите кондензатори (не суперкондензатори) имат капацитет, измерен в picofarads (1/1000000000000 фарад).

резистор

Токът в резонансната верига също така зависи от съпротивлението на веригата. А освен двете описани елементите, които изграждат, трептящ кръг (бобина, кондензатор), има и трети - един резистор. Той е отговорен за създаването на плъзгане. Resistor се различава от другите елементи в това, че има висока устойчивост, които могат да се променят в някои модели. Резонансната веригата изпълнява функцията за управление на мощността на магнитното поле. Възможно е да се свържете няколко резистори последователно или паралелно, като по този начин увеличаване на съпротивлението на веригата.

Съпротивлението на този елемент зависи също и от температурата, така че трябва да се внимава, за да му работа във веригата, тъй като се нагрява по време на преминаването на ток.

Съпротивлението се измерва в омове, и неговата стойност може да бъде изчислена по формулата:

• R = (р * л) / S, където
  р - материал съпротивление резистор (измерена в (ома * ^{2 mm)} / т);
  L - дължина на резистори (в m);
  S - сечение (в квадратни милиметри).

Как да се връзвам на параметрите на цикъл?

Сега ние сме дошли близо до физиката на работа на люлеенето веригата. През време на заряд на кондензатор плочи променя съгласно диференциално уравнение от втори ред.

Ако се реши това уравнение, това предполага някои интересни формули описващи процесите, които се случват във веригата. Например, цикличен честота може да бъде изразена от гледна точка на капацитет и индуктивност.

Въпреки това, най-прост формула, която позволява да се изчислят много неизвестни - Thomson уравнението (кръстен на името на британския физик Уилям Томсън, който я доведе през 1853 г.):

• Т = 2 * е * (L * C) ^1/2.
  Т - между електромагнитни трептения,
  L и С - съответно, индуктивност на осцилиращата верига намотка и елемент капацитет верига,
  п - номер PI.

качествен фактор

Има и друг важен количество характеризиране на контура на работата - фактор за качество. За да се разбере какво е то, трябва да се обърнете към този процес като резонанс. Това явление, при която амплитудата става максималната мощност при постоянна стойност, която е опора на люлка. Резонанс може да се обясни с един прост пример: ако започнете да натиснете люлка в ритъма на тяхната честота, те ще бъдат ускорени и тяхната "амплитуда" ще се увеличи. Но ако не сте избутали в ритъма, те ще се забави. В резонанс, често се разсейва много енергия. С цел да бъде в състояние да се изчисли стойността на загуба, ние изобретил параметър като фактор за качество. Това е коефициент, равен на съотношението на енергията, намираща се в системата, за да загубите, възникнали при един цикъл във веригата.

качество верига фактор се изчислява съгласно формулата:

• Q = (w ₀ * W) / P, където
  w ₀ - резонанс ъглова честота на трептения;
  W - съхраняваните в системата вибриращи енергия;
  P - разсейването на мощност.

Този параметър - безразмерна, тъй като всъщност показва съотношението на енергия: Съхранява се за изразходвани.

Каква е идеалната вибриращо верига

За по-добро разбиране на процесите в системата на физиката излезе с така наречената идеална вибриращо веригата. Това е математически модел, представляващ верига като система с нулево съпротивление. В него има незатихващи хармонични трептения. Този модел позволява да се получи приблизителни параметри формула за изчисляване на веригата. Един от тези параметри - общата енергия:

• W = (L * I ²⁾ / 2.

Такова опростяване значително ускоряване на изчисления и се оставя да се оцени характеристики верига с предварително зададени характеристики.

Как става това?

Всички колебания оперативен цикъл верига може да бъде разделена на две части. Сега ще видим точно процесите, които протичат във всяка част.

• фаза плоча кондензатор Първият, заредена положително, започва да се освобождава, превръщането на тока във веригата. В този момент, ток преминава от положителен в отрицателен заряд, докато преминава през намотката. Следователно, електромагнитни трептения се появят във веригата. Електрическият ток, протичащ през намотката, тя се премества в друга плоскост и той се зарежда положително (докато първия електрод, който ток се ходи, с отрицателен заряд).
• Вторият етап се осъществява точно срещу процес. Токът минава от положителната плоча (която в началото е отрицателно) до отрицателен, преминавайки отново през бобината. И всички обвинения дойдат на мястото.

Цикълът се повтаря, докато кондензатор е заредена. В един идеален резонансна верига този процес е безкраен, а реално загуба на мощност е неизбежна поради различни фактори: отопление, която се проявява в резултат на наличието на съпротивата в схема (Джаул топлината) на, и други подобни.

Изпълнения схема дизайн

В допълнение към прости вериги "на бобината-кондензатор" и "бобина-резистор-кондензатор", има и други варианти, като се използват като база трептения верига. Това, например, паралелна верига, която се характеризира с това, че има елемент верига (тъй като съществува самостоятелно, би било серия верига и на които се обсъждат в статията).

Има и други видове строителство, включително и на различни електрически компоненти. Например, че е възможно да се свърже с транзистора мрежа, която ще се отвори и затвори кръга с честота равна на честотата на трептене на веригата. По този начин, системата ще се инсталира незатихващи трептения.

Когато се използва колебание верига?

Най-познатата ни използването на компоненти от веригата - това електромагнити. Те, от своя страна, се използват в домофонни системи, двигатели, сензори, както и много други по-нетрадиционни места. Друго приложение - осцилатор. В действителност, това е използването на веригата е много познато за нас: в тази форма, тя се използва в микровълнова фурна, за да се създаде вълни в мобилни и безжичната комуникация за предаване на информация на разстояние. Всичко това се дължи на факта, че колебанията на електромагнитните вълни могат да бъдат кодирани по такъв начин, че тя ще бъде възможно да се предава информация на дълги разстояния.

Индуктор себе си може да се използва като елемент за трансформатора, две намотки с различен брой намотки могат да преминат през електромагнитното поле техния заряд. Но тъй като електромагнитни характеристики се различават, както и текущите фигури в двете схеми, които са свързани с две индуктивност ще се различават. По този начин, може да се конвертира напрежение ток, да речем 220 волта в ток с напрежение от 12 волта.

заключение

Ние подробно принципа на колебание на веригата и всяка част поотделно. Научихме, че колебание на веригата - устройство, предназначено за генериране на електромагнитни вълни. Все пак, това е само на основите на сложните механизми на тези, на пръв поглед прости елементи. Научете повече за тънкостите на веригата и неговите компоненти може да бъде от специализирана литература.