الدائرة تتأرجح - وهذا هو ... مبدأ التشغيل

الدائرة تتأرجح - جهاز لتوليد (خلق) من التذبذبات الكهرومغناطيسية. منذ تأسيسها وحتى يومنا هذا يتم استخدامها في العديد من المجالات العلمية والتكنولوجية التي تتراوح من الحياة اليومية للمصانع الكبيرة التي تنتج منتجات مختلفة جدا.

ما أنها لا تتكون؟

وتشمل دائرة التذبذب لفائف ومكثف. وبالإضافة إلى ذلك، قد يكون هناك أيضا المقاوم الحالي (متغير عنصر المقاومة). وسيط (أو الملف اللولبي، كما يطلق عليه في بعض الأحيان) هو قضيب الذي يتم لف اللفات عدة طبقات، وهو عموما الأسلاك النحاسية. هذا هو عنصر يخلق التذبذبات في الدائرة متذبذبة. شريط، وتقع في الوسط، وغالبا ما تسمى الاختناق، أو الأساسية، ولفائف تسمى أحيانا الملف اللولبي.

تتأرجح فائف الدائرة يخلق التذبذبات إلا إذا تهمة المخزنة. عند تمرير تيار من خلال ذلك، فإنه يتراكم وهي تهمة يعطي ثم إلى الدائرة عندما ينخفض الجهد.

يكون الأسلاك فائف عموما مقاومة منخفضة جدا، والتي لا تزال دائما ثابت. الدائرة دائرة التذبذب في كثير من الأحيان يحدث تغير في الجهد والتيار. هذا التغيير يخضع لبعض القوانين الرياضية:

• U = U ₀ * كوس (ث * (ترينيداد وتوباغو _0)، حيث
  U - الجهد في الزمن t،
  U ₀ - الجهد في الوقت t _0،
  التذبذبات الكهرومغناطيسية تردد - ث.

عنصر أساسي آخر من الدائرة هو مكثف كهربائي. يتكون هذا العنصر من صفيحتين التي تكون مفصولة عازل. سمك طبقة بين الأقطاب هو أقل من حجمها. هذا التصميم يسمح لتتراكم على عازل للشحنات الكهربائية، والتي يمكنك ثم إرسالها إلى الدائرة.

بطارية مكثف خلافا هي أنه لا يوجد تحويل المواد عن طريق التيار الكهربائي، وهناك تراكم المباشر للتهمة في مجال كهربائي. وهكذا، عبر مكثف يمكن أن تكون كبيرة بما فيه الكفاية لتراكم تهمة، والتي يمكن أن تعطى في كل مرة. في هذه الحالة، يتم زيادة كبيرة في التيار في الدائرة.

أيضا، يرصد دائرة التذبذب من واحد أكثر العنصر: المقاوم. هذا العنصر لديه مقاومة وللسيطرة على التيار والجهد في الدائرة. إذا في الجهد المستمر لزيادة مقاومة المقاوم، فإن التيار ينخفض بنسبة قانون أوم:

• I = U / R، حيث
  I - الحالية،
  U - الجهد،
  R - المقاومة.

مغو

دعونا نلقي نظرة فاحصة على كل تفاصيل مغو وأفضل وفهم وظيفتها في الدائرة الرنانة. وكما قلنا، المقاومة لهذا العنصر يميل إلى الصفر. وهكذا، عند توصيله إلى دائرة DC يمكن أن يحدث تقصير الدائرة. ومع ذلك، إذا كان لفائف توصيل الدائرة AC، وأنها تعمل بشكل صحيح. وهذا يؤدي إلى استنتاج مفاده أن العنصر لديه مقاومة التيار المتردد.

ولكن لماذا هذا يحدث وكيف يحدث المقاومة عندما يكون التيار المتردد؟ للإجابة على هذا السؤال يتعين علينا أن ننتقل إلى ظاهرة الحث الذاتي. مع مرور الملف الحالي فيه هناك على القوة الدافعة الكهربائية (EMF)، مما يخلق عقبة في طريق التغيير الحالي. حجم هذه القوة تعتمد على عاملين: لفائف الحالية ومشتق فيما يتعلق الوقت. رياضيا، ويتم التعبير عن هذا الاعتماد من قبل المعادلة:

• E = -L * I '(ر)، حيث
  E - EMF،
  L - قيمة الحث من لفائف (لكل لفائف مختلفة وتعتمد على عدد من اللفات من لفائف وسمكها)
  I '(ر) - وقت مشتق من الحالي (معدل التغير الحالي).

لم يتم تغيير الطاقة DC مع مرور الوقت، لذلك مقاومته عندما تتعرض لتنشأ.

ولكن في AC جميع معالمها تتغير باستمرار في القانون الجيبية أو جيب التمام، مما تسبب في القوة الدافعة الكهربائية، والذي يمنع هذه التغييرات. وتسمى هذه المقاومة تحريض وتحسب على أساس الصيغة:

• X _L = ث * _L، حيث
  ث - تردد دائرة التذبذب،
  L - الحث على لفائف.

شدة التيار في الملف اللولبي يزيد خطيا والنقصان وفقا لقوانين مختلفة. وهذا يعني أنه إذا كنت وقف تدفق التيار في الملف، وسوف تستمر لبعض الوقت لإعطاء المسؤول في الدائرة. وإذا كان هذا يقطع فجأة تدفق التيار، وهناك سيتم تصويره من حقيقة أن التهمة سيحاول الخروج ويتم توزيع الملف. هذا هو - مشكلة خطيرة في الإنتاج الصناعي. هذا التأثير (على الرغم من أن لا علاقة تماما لدائرة التذبذب) يمكن ملاحظتها، على سبيل المثال، عند إزالة القابس من المقبس. في هذه الحالة يتخطى الشرارة التي بهذا الحجم لا يمكن أن تضر شخص. ومن يرجع ذلك إلى حقيقة أن المجال المغناطيسي لا تختفي فورا، ولكن تبدد تدريجيا، الأمر الذي أدى التيارات في الموصلات الأخرى. في نطاق صناعي القوة الحالية عدة مرات أكبر مما لدينا المعتادة 220 فولت، وبالتالي فإن انقطاع في سلسلة الإنتاج يمكن أن يسبب الشرر مثل هذه القوة من شأنها أن تسبب الكثير من الضرر على كل من النبات والإنسان.

لفائف - هو أساس أن والتي من دائرة التذبذب هو. وأضاف مغو لولبية شملت بالتتابع. وبعد ذلك، ونحن نلقي نظرة فاحصة على كل تفاصيل هيكل هذا العنصر.

ما هو الحث؟

لفائف محاثة الدائرة تتأرجح - هو معلمة الفردية التي تساوي عدديا على القوة الدافعة الكهربائية (فولت)، والذي يحدث في الدائرة عند الاختلاف الحالي من 1 A لمدة 1 ثانية. إذا كان متصلا الملف اللولبي لدائرة DC، الحث على يصف الطاقة في المجال المغناطيسي، والذي يتم إنشاؤه من قبل هذا التيار من خلال المعادلة التالية:

• W = (L * I ²⁾ / 2، حيث
  W - الطاقة الحقل المغناطيسي.

معامل محاثة يعتمد على عوامل كثيرة: هندسة الملف اللولبي، وخصائص المغناطيسية للقلب وعدد من لفائف من الأسلاك. ميزة أخرى لهذا المؤشر هو أنه أمر إيجابي دائما، لأن المتغيرات التي تعتمد عليها، لا يمكن أن تكون سلبية.

يمكن أيضا تعريف الحث كخاصية من موصل مع تخزين الطاقة الحالية في مجال مغناطيسي. ويقاس في هنري (الذي سمي على اسم عالم أمريكي Dzhozefa Genri).

تتكون علاوة على ذلك دائرة التذبذب اللولبي للمكثف، والتي سيتم مناقشتها فيما بعد.

مكثف كهربائي

يتم تحديد السعة من قبل دائرة مذبذب السعة الكهربائية مكثف. لقد كتب مظهره أعلاه. الآن دعونا دراسة الفيزياء من العمليات التي تحدث فيها.

منذ تصنع لوحات مكثف للموصل، ثم يمكن أن تدفق التيار الكهربائي. ومع ذلك، بين الصفيحتين هو عقبة. عازل (أنها يمكن أن تكون الهواء، الخشب أو غيرها من المواد مع مقاومة عالية نظرا لحقيقة هذه التهمة لا يمكن أن تتحرك واحدة من نهاية السلك إلى الآخر، هناك تراكم لوحات مكثف مما يزيد من قوة المغناطيسية والكهربائية. الحقول المحيطة بها. وهكذا، عند انتهاء هذه التهمة عائدات كل الكهرباء التي تراكمت على لوحات، ويبدأ في أن ينتقل إلى الدائرة.

كل مكثف لديه الفولطية، الأمثل لعملها. إذا كنت طويلة لاستغلال عنصر في الجهد أعلى من القيمة الاسمية، وتقلص إلى حد كبير على مدى الحياة. مكثف من الدائرة متذبذبة يتأثر باستمرار من قبل التيارات وبالتالي عندما المختارة يجب أن نكون حذرين للغاية.

بالإضافة إلى المكثفات التقليدية، التي نوقشت، وهناك أيضا الكهربائية المكثفات طبقة مزدوجة. هذا هو العنصر أكثر تعقيدا: يمكن وصفها بأنها خليط بين البطارية ومكثف. عادة، عازلة في المكثفات طبقة مزدوجة الكهربائية والمواد العضوية، وبين الذي هو بالكهرباء. معا لأنها تخلق طبقة مزدوجة الكهربائية، والذي يسمح لتتراكم في هذا التصميم في مرات اكثر من الطاقة مكثف التقليدية.

ما هي قدرة مكثف؟

سعة مكثف هي نسبة من تهمة مكثف إلى الجهد الذي يقع عليه. حساب هذه القيمة يمكن أن تكون بسيطة جدا مع مساعدة من صيغة رياضية:

• C = (ه ₀ * S) / د، حيث
  ه ₀ - ثابت العزل الكهربائي للمواد العازلة (القيمة جداول)
  S - منطقة من لوحات مكثف،
  د - المسافة بين لوحات.

ويفسر اعتماد السعة للمكثف على المسافة بين الأقطاب من ظاهرة الحث الكهربائي أقل من المسافة بين لوحات، بقدر ما تؤثر على بعضها البعض (الكولون)، وأكبر الأقطاب تهمة وضغط أقل. وعندما تكون قيمة الجهد من زيادة القدرة، لأنه يمكن أيضا أن يوصف الصيغة التالية:

• C = ف / U، حيث
  ف - التهمة في كولوم.

ومن الحديث عن وحدات القياس من هذه الكمية. يتم قياس السعة في الفارادات. 1 فاراد - قيمة كبيرة بما فيه الكفاية، لذلك المكثفات الموجودة (لا المكثفات الفائقة) والسعة قياس في بيكوفاراد (واحد فاراد تريليون).

المقاوم

يعتمد التيار في الدائرة الرنانة أيضا على مقاومة الدائرة. وإلى جانب اثنين من العناصر الموصوفة التي تشكل دائرة تتأرجح (لفائف، مكثف)، وهناك ثلث - المقاوم. وهو مسؤول عن خلق السحب. المقاوم يختلف عن العناصر الأخرى في أن لديها مقاومة عالية، والتي يمكن أن تختلف في بعض الموديلات. الدائرة الرنانة أنه يؤدي وظيفة التحكم في الطاقة من المجال المغناطيسي. ومن الممكن ربط عدة المقاومات في سلسلة أو موازية، وبالتالي زيادة مقاومة الدائرة.

المقاومة لهذا العنصر يعتمد أيضا على درجة الحرارة، لذلك يجب الحرص على عملها في الدائرة، حيث يتم تسخينه أثناء مرور التيار.

يتم قياس المقاومة في أوم، ويمكن حساب قيمتها باستخدام المعادلة التالية:

• R = (ع * ل) / S، حيث
  ع - المواد المقاوم المقاومة (مقاسة في (أوم * مم ²⁾ / م)؛
  ل - طول المقاومات (بالأمتار)؛
  S - مساحة المقطع (في ملليمتر مربع).

كيفية ربط المعلمات حلقة؟

الآن وصلنا بالقرب من فيزياء تشغيل الدائرة متذبذبة. مع مرور الوقت التهمة على لوحات مكثف يتغير وفقا للترتيب الثاني المعادلة التفاضلية.

إذا حل هذه المعادلة، فإنه يعني بعض الصيغ مثيرة للاهتمام واصفا العمليات التي تحدث في الدائرة. على سبيل المثال، يمكن التعبير عن تردد دوري من حيث السعة والحث.

ومع ذلك، فإن الصيغة الأكثر بسيطة التي تسمح لحساب العديد من المجاهيل - طومسون المعادلة (الذي سمي على اسم الفيزيائي البريطاني ويليام تومسون، الذي جلب لها في عام 1853):

• T = 2 * و * (L * C) ^1/2.
  T - بين التذبذبات الكهرومغناطيسية،
  L وC - وفقا لذلك، والحث على لفائف الدائرة تتأرجح وعنصر الدائرة السعة،
  ن - العدد Pi.

عامل الجودة

هناك كمية هامة أخرى تميز محيط العمل - عامل الجودة. ولكي نفهم ما هو عليه، يجب أن أشير إلى هذه العملية صدى. هذه الظاهرة، والتي السعة تصبح الطاقة القصوى في قيمة ثابتة، وهو الدعم البديل. الرنين يمكن أن تفسر مع مثال بسيط: إذا كنت تبدأ في دفع التحول على وقع وتيرتها، وسوف يتم التعجيل، ومنها "السعة" سوف تزيد. ولكن إذا كنت لا تدفع للفوز، وسوف تبطئ. في الرنين، وغالبا ما تبدد الكثير من الطاقة. من أجل أن تكون قادرة على حساب قيمة الخسارة، اخترع لنا معلمة مثل عامل الجودة. وهو معامل مساويا لنسبة من الطاقة، وتقع في النظام، إلى خسائر التي تحدث خلال دورة واحدة في الدائرة.

يتم احتساب عامل الجودة الدائرة وفقا للمعادلة:

• Q = (ث ₀ * W) / P، حيث
  ث ₀ - تردد صدى الزاوي من التذبذبات.
  W - الطاقة المخزنة في نظام تهتز.
  P - تبديد الطاقة.

هذه المعلمة - أبعاد منذ الواقع يبين نسبة الطاقة: مخزنة لإنفاقها.

ما هو الدائرة تتأرجح مثالية

من أجل فهم أفضل للعمليات في نظام الفيزياء جاء مع ما يسمى الدائرة تتأرجح مثالية. هذا هو نموذج رياضي يمثلون الدائرة كنظام مع المقاومة الصفر. فيه هناك اهتزازات التوافقية غير مخمد. هذا النموذج يسمح للحصول على التقريبية المعلمات الدائرة صيغة حسابية. واحدة من هذه المعلمات - مجموع الطاقة:

• W = (L * I ²⁾ / 2.

هذا تبسيط التعجيل بشكل كبير الحسابات ويسمح لتقييم خصائص الدائرة مع خصائص محددة مسبقا.

كيف يعمل؟

ويمكن تقسيم كل تتأرجح دورة التشغيل الدائرة الى قسمين. الآن سوف نرى بالضبط العمليات التي تجري في كل جزء.

• أول مكثف مرحلة لوحة، وموجبة الشحنة، ويبدأ في أداء، مما يجعل التيار في الدائرة. عند هذه النقطة، فإن التيار يمر من الموجب إلى شحنة سالبة، بينما يمر من خلال لفائف. ونتيجة لذلك، تحدث الاهتزازات الكهرومغناطيسية في الدائرة. مرور الحالي من خلال لفائف، فإنه ينتقل إلى لوحة الثاني ورسوم بشكل إيجابي (في حين أن القطب الأول، الذي الحالي هو مشى، سالبة الشحنة).
• المرحلة الثانية تتم عملية المعاكس مباشرة. يمر التيار من لوحة إيجابية (الذي كان في بداية سلبية) إلى سلبية، ويمر مرة أخرى من خلال لفائف. وتقع جميع التهم في مكانها.

وتتكرر دورة طالما يتم شحن مكثف. في الدائرة الرنانة مثالية هذه العملية هو لانهائي، وفقدان القوة الحقيقية أمر لا مفر منه نتيجة لعوامل مختلفة: التدفئة التي تحدث بسبب وجود المقاومة في الدائرة (الحرارة جول)، وما شابه ذلك.

تجسد تصميم الدوائر

بالإضافة إلى الدوائر البسيطة "لفائف مكثف" و "لفائف المقاوم مكثف"، وهناك خيارات أخرى، وذلك باستخدام دائرة أساس التذبذب. هذا، على سبيل المثال، (نوقش لأنه كما كان موجودا وحده، فإنه سيكون الدائرة سلسلة والذي في المقالة) دائرة موازية الذي يتميز في أن هناك دائرة العنصر.

وهناك أيضا أنواع أخرى من البناء، بما في ذلك المكونات الكهربائية المختلفة. على سبيل المثال، فمن الممكن للاتصال الترانزستور الشبكة التي سوف تفتح وتغلق الدائرة مع تردد يساوي تردد التذبذب من الدائرة. وهكذا، فإن نظام تثبيت التذبذبات غير مخمد.

حيث يتم استخدام دائرة التذبذب؟

أكثر دراية لنا استخدام مكونات الدارة - أنه الكهربائية. وهي، بدورها، تستخدم في أنظمة الاتصال الداخلي، والمحركات، وأجهزة الاستشعار، والعديد من المناطق الأقل التقليدية الأخرى. تطبيق آخر - مذبذب. في الواقع، هو استخدام الحلبة هو مألوف جدا بالنسبة لنا: في هذا النموذج، ويتم استخدامها في الميكروويف لخلق موجات في الاتصالات المتنقلة واللاسلكية لنقل المعلومات على مسافة. كل هذا ويرجع ذلك إلى حقيقة أن التذبذبات من الموجات الكهرومغناطيسية يمكن أن يتم تشفيرها في مثل هذه الطريقة التي سيكون من الممكن لنقل المعلومات عبر المسافات الطويلة.

مغو نفسها يمكن استخدامها كعنصر للمحول، واثنين من لفائف مع عدد مختلف من اللفات يمكن أن تمر من خلال المجال الكهرومغناطيسي عهدتهم. ولكن كما لولبية خصائص تختلف، والأرقام الحالية في الدوائر اثنين، والتي ترتبط إلى الحث اثنين سوف تختلف. وهكذا، يمكن للمرء تحويل الجهد إلى التيار، ويقول 220 فولت في التيار مع الجهد من 12 فولت.

استنتاج

نحن مفصل مبدأ الدائرة تتأرجح وكل جزء على حدة. علمنا أن الدائرة تتأرجح - جهاز مصمم لتوليد الموجات الكهرومغناطيسية. ومع ذلك، هذه ليست سوى أساسيات الميكانيكا المعقدة هذه، وعلى ما يبدو عناصر بسيطة. تعلم المزيد عن تعقيدات الدوائر ومكوناته يمكن أن يكون من المؤلفات المتخصصة.