Rezonansinio kontūro - tai ... Veikimo principas

Rezonansinis kontūras - įrenginys, skirtas generuoti (sukurti) elektromagnetinių virpesių. Nuo savo veiklos pradžios iki šių dienų jis naudojamas daugelyje mokslo ir technologijų srityse, pradedant nuo kasdienio gyvenimo ir didelių gamyklų, gaminančių labai skirtingus produktus.

Ką jis susideda?

Virpesių grandinės apima ritę, ir kondensatoriaus. Be to, taip pat gali būti rezistorius (kintamasis atsparumas elementas). Indukcinės (arba magnetinis, kaip ji kartais vadinama) yra strypo, ant kurio apvijos yra nutraukiama kelių sluoksnių, kurie paprastai yra vario vielos. Būtent šis elementas sukuria virpesius į svyruojančia grandinės. Juosta, esantis viduryje, dažnai vadinamas droselis, arba šerdies, ir ritė yra kartais vadinamas solenoido.

rezonansinis kontūras ritė sukuria svyravimų tik, jei laikomas mokestį. Kai kelias srovę per ją, ji kaupiasi mokestis, tada suteikia su grandine, kai įtampa nukrinta.

ritė laidai paprastai turi labai mažą pasipriešinimą, kuris visada išlieka pastovi. Virpesių kontūras kontūras dažnai įvyksta pokytis įtampos ir srovės stiprumas amperais. Šis pokytis yra taikomos tam tikros matematinės įstatymų:

• U = U ₀ * cos (W * (TT _0), kur
  U - įtampa laiku t,
  U ₀ - įtampos laiko momentu t _0,
  W - dažnių elektromagnetinius virpesiai.

Kita esminė sudedamoji dalis grandinės yra elektros kondensatorius. Šis elementas susideda iš dviejų plokščių, kurios yra atskirtos dielektriku. Kad ryšys tarp elektrodų sluoksnio storis yra mažesnis nei jų dydžio. Ši konstrukcija leidžia kaupti ant izoliatoriaus elektrinį krūvį, kurį galėsite siųsti su grandine.

Skirtingai kondensatorius baterija yra tai, kad nėra medžiagų perskaičiavimo pagal elektros srovė, ir yra tiesioginis kaupimo mokestį elektriniame lauke. Taigi, per kondensatorius gali būti pakankamai didelis, kad kaupti mokestį, kuris gali būti suteikta iš karto. Šiuo atveju, į jungimo srovė yra labai padidėjo.

Taip pat, virpesių grandinė yra sudaryta iš daugiau vieno elemento: rezistorius. Šis elementas turi pasipriešinimą ir kontroliuoti dabartinis ir įtampą į grandinę. Jei pastoviu įtampos padidinti atsparumą rezistorius, dabartinis sumažės Omo dėsnis:

• I = U / R, čia
  Aš - srovė,
  U - įtampa,
  R - varža.

induktorius

Paimkime arčiau pažvelgti į visų induktoriaus detales ir geriau supras savo funkciją rezonansinis kontūras. Kaip jau sakėme, kad šio elemento varža siekia nuliui. Tokiu būdu, kai prijungtas prie nuolatinės srovės grandinės įvyktų trumpąjį jungimą. Tačiau, jei ritė prijungtas prie kintamosios srovės grandinės, ji veikia teisingai. Tai veda prie išvados, kad elementas turi atsparumą esant kintamajai srovei.

Bet kodėl tai vyksta ir kaip pasipriešinimas atsiranda, kai kintamosios srovės? Norėdami atsakyti į šį klausimą, turime kreiptis į savęs induktyvumą reiškinys. Su ritės srovė į jį ištrauka yra elektrovaros jėga (EML), kurie sukuria kliūtį į dabartinę kaita. Šios jėgos dydis priklauso nuo dviejų veiksnių: ritės srovė ir išvestinės finansinės priemonės su laiko atžvilgiu. Matematiškai ši priklausomybė yra išreiškiama lygtimi:

• E = -L * I ', (t), kur
  E - EML,
  L - indukcinės vertė ritės (kiekvienam ritė yra skirtingi ir priklauso nuo apvijų ričių skaičiaus ir jų storio)
  I (t) - laiko darinį, kurio dabartinės (dabartinio pasikeitimo greičiu).

DC maitinimo laikui bėgant nepasikeitė, todėl jos atsparumas veikiant atsiranda.

Bet AC visi jos parametrai nuolat kinta sinusine arba kosinuso teisės, todėl elektrovaros jėga, kuri apsaugo šiuos pakeitimus. Pavyzdžiui atsparumas yra vadinamas indukcija ir apskaičiuojamas pagal formulę:

• X _L = W * _L, kur
  W - dažnio virpesių grandinės,
  L - indukcinės ritės.

Dabartinė intensyvumas solenoido tiesiškai didėja ir mažėja priklausomai nuo skirtingų įstatymų. Tai reiškia, kad jei jūs nutraukti srovės tekėjimą į ritę, ji ir toliau kurį laiką duoti į grandinę mokestį. Ir jei tai staiga nutraukia elektros srovės tiekimą, bus nušautas iš to, kad mokestis bus bando išeiti ir būti platinami ritė. Tai - rimta problema pramonės produkcijos. Šis poveikis (nors nėra visiškai susijusi su virpesių kontūro) galima pastebėti, kai, pavyzdžiui, šalinant kištuką iš elektros lizdo. Šiuo atveju praleidžia kibirkštį, kad tokio masto negali pakenkti žmogui. Tai yra dėl to, kad magnetinis laukas nedingsta iš karto, bet palaipsniui išsisklaido, injekuojant srovę į kitais laidininkais. Be pramoniniu mastu dabartinė stiprumas yra daug kartų didesnis nei mūsų įprasta 220 voltų, todėl gamybos grandinės nutraukimas gali sukelti Sparks tokią jėgą, kad bus sukelti daug žalos tiek augalo ir žmogaus.

Ritė - yra, iš kurios virpesių grandinė yra pagrindas. įtraukta Induktyvumo įtraukti solenoidai nuosekliai. Be to, mes atidžiau pažvelgti visiems šio elemento struktūra detales.

Kas yra induktyvumas?

Indukcinės ritės rezonansinis kontūras - yra atskira parametras, kuris yra skaitinis dydis lygus elektrovaros jėgos (voltais), kuri atsiranda grandinėje, kai dabartinis variacijos 1 A 1 sekundę. Jei solenoidas yra prijungtas prie nuolatinės srovės grandinės, jos indukcinės aprašo magnetinio lauko, kuris yra sukurtas šia srove pagal formulę energiją:

• W = (L * ^{2 I)} / 2, kur
  W - magnetinis laukas energijos.

induktyvumas koeficientas priklauso nuo daugelio veiksnių: solenoido, magnetinių savybių šerdies ir nuo ričių vielos skaičius geometrija. Kitas šio rodiklio funkcija yra tai, kad ji visuomet yra teigiamas, nes kintamieji, dėl kurių ji priklauso, negali būti neigiamas.

Induktyvumas taip pat gali būti apibrėžiamas kaip dirigento sklype su dabartinės kaupti energiją magnetiniame lauke. Jis matuojamas Henry (pavadintas po to, kai amerikiečių mokslininkas Dzhozefa GENRI).

Be to, magnetinis virpesių kontūrą sudaro kondensatorius, kurie bus aptarti toliau.

Elektriniai kondensatorius

Talpa yra nustatomas pagal osciliatoriaus grandinės talpos elektros kondensatorius. Jo išvaizda buvo parašyta aukščiau. Dabar Panagrinėkime procesų, kurie vyksta į jį fizikos.

Nes kondensatorius plokštės yra pagaminti iš laidininko, tada jis gali tekėti elektros srovę. Tačiau tarp šių dviejų plokščių yra kliūtis. Izoliatoriaus (jie gali būti oro, medžio ar kitos medžiagos su dideliu atsparumu Atsižvelgiant į tai, kad mokestis negali pereiti iš vieno galo laidą prie kito, yra kaupimas, kad ji kondensatorių plokštės taip padidina magnetinių ir elektros energiją. laukai aplink jį. Taigi, ne iš už nutraukimo vyksta visą sukauptą ant plokštelių elektros, pradeda būti perduodami grandine.

Kiekvienas kondensatorius turi vardinę įtampą, optimalų jo veikimui. Jei ilgai išnaudoti elementą įtampai didesnė nei nominali, visą gyvenimą yra labai sumažintas. Iš svyruojančia grandinės kondensatorius yra nuolat veikiamas srovės, todėl, kai pasirinktas, turėtų būti labai atsargūs.

Be to, įprastinių kondensatorių, kuriuose buvo nagrinėjami, taip pat yra dvigubas elektrinis sluoksnis kondensatoriai. Tai sudėtingesnis elementas: ji gali būti apibūdinta kaip tarp akumuliatoriaus ir kondensatorius kryžiaus. Paprastai, elektros dvisluoksniais kondensatorių dielektrinė yra organinės medžiagos,, tarp kurių yra elektrolitų. Kartu jie sukuria elektrinį dvigubą sluoksnį, kuris leidžia kaupti šiame dizaino kartais daugiau energijos nei įprastinės kondensatorius.

Kas yra kondensatorius talpa?

Talpa kondensatorių yra kondensatorius mokestį santykis įtampai, kurioje jis yra. Apskaičiuokite šią vertę gali būti labai paprasta su matematine formule pagalba:

• C = (e ₀ * S) / d, kur
  e ₀ - dielektrinė konstanta dielektrinės medžiagos (lentelių vertė)
  S - plotas kondensatorių plokščių,
  d - atstumas tarp plokščių.

Iš kondensatoriaus į atstumą tarp elektrodų talpos priklausomybė paaiškinti tuo, kad elektrostatiniu indukcijos reiškinio yra mažiau nei atstumas tarp plokščių, tuo daugiau jie turi įtakos vieni kitiems (Kulono), tuo didesnė įkrovimo elektrodai ir mažiau streso. Ir kai įtampa vertė pajėgumų didinimo, nes ji taip pat gali būti apibūdinta pagal šią formulę:

• C = Q / U, kur
  q - in kulonais mokestis.

Tai kalbėti apie matavimo šio kiekio vienetais. Talpa yra matuojamas Farads. 1 Farad - pakankamai didelė vertybė, todėl esami kondensatoriai (ne superkondensatorių) turi talpa matuojama picofarads (vieną trillionth Farad).

rezistorius

Į rezonansinis jungimo srovė taip pat priklauso nuo grandinės varža. Ir be to dviejų aprašytų elementams, sudarantiems vibracinį grandinę (ritė, kondensatorius), yra trečioji - rezistorius. Jis yra atsakingas už kurti pasipriešinimą. Rezistorius skiriasi nuo kitų elementų, kad ji turi didelį atsparumą, kurie gali būti įvairi kai kuriuose modeliuose. Rezonansinis kontūras jis atlieka galingumo valdymo funkciją magnetinio lauko. Ji yra galima prijungti keletą rezistorių serijos arba lygiagrečiai, tokiu būdu padidinant grandinės atsparumą.

Šio elemento atsparumas taip pat priklauso nuo temperatūros, todėl reikėtų pasirūpinti savo darbą grandine, nes jis šildomas per srovės ištrauka.

Atsparumas yra matuojamas omais, ir jo vertė gali būti apskaičiuojama pagal formulę:

• R = (p * L) / S, kur
  p - medžiaga varža rezistorius (išmatuotas (Ohm * mm ²⁾ / m);
  L - ilgis rezistorių (metrais);
  S - skerspjūvio plotas (kvadratiniais milimetrais).

Kaip susieti kilpą parametrus?

Dabar mes turime priartėti prie veikimo svyruojančia grandinės fizikos. Laikui bėgant mokestis kondensatorių plokštės keičia pagal antros eilės diferencialinės lygties.

Jei jums išspręsti šią lygtį, tai reiškia, įdomių formules, apibūdinančias procesus, kurie atsiranda grandine. Pavyzdžiui, ciklinis dažnis gali būti išreikštas talpos ir induktyvumo.

Tačiau labiausiai paprasta formulė, kuri leidžia apskaičiuoti daug nežinomųjų - "Thomson lygtis (pavadintas po to, kai britų fizikas William Thomson, kuris išvedė ją 1853):

• T = 2 * f * (L * C) ^02/01.
  T - tarp elektromagnetinių virpesių,
  L ir C - atitinkamai, rezonansinio kontūro, ritės ir talpa grandinės elementas indukcinės,
  n - skaičius Pi.

kokybės veiksnys

Yra dar vienas svarbus kiekis apibūdindamas darbą kontūrą - kokybės faktorius. Norint suprasti, kas tai yra, jūs turėtumėte kreiptis į šį procesą kaip rezonansas. Šis reiškinys, kuriame amplitudė tampa didžiausia galia esant pastoviam verte, kuri yra sūpynės parama. Rezonansas gali paaiškinti paprastą pavyzdį: jei pradėsite stumti sūpynės į jų dažnumą ritmas, jie bus paspartintas, ir jų "amplitudė" išaugs. Bet jei jums nereikia stumti ritmą, jie bus sulėtinti. Tuo rezonanso, dažnai išsisklaido daug energijos. Kad būtų galima apskaičiuoti nuostolių vertę, mes išrado parametrą, kaip antai kokybės veiksnys. Tai yra koeficientą, lygų energijos santykis, esančio sistemą, kurie prarasti vieną ciklą į grandinę metu.

grandinės kokybės faktorius apskaičiuojamas pagal formulę:

• Q = (W ₀ * W) / P, kur
  W ₀ - rezonanso kampinio dažnio svyravimų;
  W - saugoma energija vibruojančio sistemos;
  P - sklaidos galios.

Šis parametras - dimensijos, nes iš tikrųjų rodo energijos santykis: saugomi praleido.

Kas yra idealus rezonansinis kontūras

Siekiant geriau suprasti iš fizikos sistemos procesų atėjo su vadinamojo idealaus rezonansinio kontūro. Tai yra matematinis modelis, žymintis grandinę kaip sistemos su nuline pasipriešinimo. Jame yra nesušlapintas harmoniniai virpesiai. Šis modelis leidžia gauti apytikrį formulė skaičiavimo grandinių parametrus. Vienas iš šių parametrų - bendras energijos:

• W = (L * ^{2 I)} / 2.

Toks supaprastinimas gerokai paspartinti skaičiavimus ir leidžia įvertinti grandinių charakteristikas su iš anksto charakteristikomis.

Kaip tai veikia?

Visi rezonansinio kontūro, darbo ciklas gali būti suskirstyti į dvi dalis. Dabar mes tiksliai pamatyti, procesus, vykstančius kiekvieną dalį.

• Pirmasis etapas plokštės kondensatorius, kaltinamas teigiamai, pradeda vykdyti, taukų į jungimo srovė. Šiuo metu, dabartinis eina nuo teigiamas ir neigiamas mokestį, o einančios per ritę. Todėl, elektromagnetiniai virpesiai atsirasti į grandinę. Dabartinis artimųjų per ritę, jis juda į antrą plokštės ir įkrauna teigiamai (tuo tarpu pirmojo elektrodo, kuris srovė vaikščiojo, neigiamą krūvį).
• Antrasis etapas vyksta tiesiogiai priešingą procesą. Dabartinis pereina iš teigiamo plokštelės (kuri iš pradžių buvo neigiami) į neigiamas, asocijuotas vėl per ritę. Ir visi mokesčiai patenka į vietą.

Ciklas kartojamas tol, kol kondensatorius yra įkrautas. Idealiame rezonansinis kontūras šis procesas yra begalinis, o reali valdžia praradimas yra neišvengiamas dėl įvairių veiksnių: šildymo, kuri atsiranda dėl to, atsparumą būties grandinė (Džaulio šilumos) ir pan.

Įgyvendinimo variantai grandinės projektavimo

Be paprastų grandinių "ritės-kondensatorius" ir "ritė-rezistorius-kondensatorius", yra ir kitų variantų, naudojant kaip pagrindą virpesių kontūre. Tai, pavyzdžiui, lygiagrečiai grandinę, kuri yra besiskiriantis tuo, kad ten yra elementas, kontūras (nes, kaip jis egzistuoja vienas, tai būtų serijos grandinė ir iš kurių buvo aptarta straipsnyje).

Yra ir kitų tipų konstrukcija, įskaitant įvairių elektrinių komponentų. Pavyzdžiui, tai yra įmanoma, prisijungti prie tinklo tranzistorius, kuris bus atidaryti ir uždaryti grandinę su dažnio lygus virpesių dažnis grandine. Taigi, sistema bus įdiegta nesušlapintas virpesius.

Kur virpesių grandinė yra naudojamas?

Labiausiai pažįstamas mums komponentų grandinės naudojimas - tai elektromagnetai. Jie, savo ruožtu, yra naudojami domofonas sistemų, variklių, jutikliai, ir daugelis kitų mažiau įprastų sričių. Kita programa - generatorius. Tiesą sakant, tai yra grandinės naudojimas yra labai susipažinę su mumis: šią formą, jis naudojamas mikrobangų krosnelėje sukurti bangas mobiliojo ir bevielio ryšio perduoti informaciją per atstumą. Visa tai yra dėl to, kad elektromagnetinių bangų virpesiai gali būti koduojami taip, kad ji bus galima perduoti informaciją dideliais atstumais.

Induktoriaus pati gali būti naudojamas kaip transformatoriaus elemento, du ritiniai su kitu numeriu apvijų gali praeiti pro elektromagnetinio lauko jų mokestį. Bet kaip solenoidai charakteristikos skiriasi ir einamųjų figūrų dviejų kontūrų, kurie yra prijungti prie dviejų induktyvumas gali skirtis. Taigi, galima konvertuoti įtampą srovė, sako 220 voltų į dabartinę su 12 voltų įtampos.

išvada

Mes išsamiai apie rezonansinio kontūro, principą ir atskirai kiekvieną dalį. Mes sužinojome, kad rezonansinio kontūro, - įtaisas, suprojektuotas sukurti elektromagnetines bangas. Tačiau tai tik komplekso mechanikos iš jų, atrodytų, paprastų elementų pagrindai. Sužinokite daugiau apie grandinės sudėtingumą ir jos komponentų gali būti iš specializuotos literatūros.