Circuit osilasi - ieu téh ... Prinsip operasi

circuit osilasi - a alat pikeun generating (nyieun) tina éléktromagnétik osilasi. Ti lahirna ka dinten hadir biasa digunakeun dina loba widang ilmiah jeung téhnologis mimitian ti kahirupan sapopoé pikeun pabrik badag ngahasilkeun produk pisan béda.

Tina naon eta diwangun?

The circuit osilasi ngawengku hiji coil sarta kapasitor. Sajaba ti éta, aya ogé bisa hadir résistor (lalawanan variabel unsur). Induktor (atawa solenoid, sabab kadang sok disebut) mangrupakeun rod dina nu windings nu tatu sababaraha lapisan, anu umumna mangrupakeun kawat tambaga. Éta unsur ieu nyiptakeun osilasi dina sirkuit oscillatory. Hiji bar, ayana di tengah, ilahar disebut cuk, atawa inti, jeung coil nu kadangkala disebut solenoid a.

osilasi circuit coil nyiptakeun osilasi ngan lamun muatan Disimpen. Nalika ngalirkeun arus anu ngaliwatan éta, éta accumulates muatan nu lajeng témbong ka sirkuit nalika tegangan pakait.

kawat coil umumna boga lalawanan pisan low, nu salawasna tetep konstan. The circuit osilasi circuit mindeng lumangsung parobahan dina tegangan jeung amperage. robah Ieu tunduk kana hukum matematika tangtu:

• U = U ₀ * cos (w * (tt _0), dimana
  U - tegangan dina waktu t,
  U ₀ - tegangan dina waktu t _0,
  w - frékuénsi éléktromagnétik osilasi.

komponén penting séjén sirkuit mangrupa kapasitor listrik. Ieu unsur diwangun ku dua pelat nu dipisahkeun ku diéléktrik a. The ketebalan tina lapisan antara éléktroda nyaeta kirang ti ukuran maranéhanana. Desain Hal ieu ngamungkinkeun keur ngumpulkeun dina insulator muatan listrik, nu lajeng bisa ngirim ka sirkuit.

Teu kawas batré kapasitor nyaéta yén teu aya artos zat ku arus listrik, sarta aya hiji akumulasi langsung tina muatan dina médan listrik. Ku kituna, via kapasitor bisa cukup badag nepi ka ngumpulkeun muatan, nu bisa dibikeun kabeh sakaligus. Dina hal ieu, arus dina sirkuit anu greatly ngaronjat.

Ogé, anu circuit osilasi diwangun ku hiji unsur deui: hiji résistor. Unsur ieu lalawanan a jeung ngadalikeun arus jeung tegangan dina sirkuit. Lamun dina hiji tegangan konstan nambahan lalawanan tina résistor nu, ayeuna baris ngurangan ku hukum Ohm urang:

• Kuring = U / R, dimana
  I - ayeuna,
  U - tegangan,
  R - lalawanan.

induktor

Hayu urang nyandak hiji tampilan ngadeukeutan pisan wincik induktor jeung hadé bakal ngarti fungsi na di sirkuit resonant. Salaku geus kami ngomong, résistansi unsur ieu condong nol. Ku kituna, nalika disambungkeun ka sirkuit DC bakal lumangsung pondok-circuiting. Sanajan kitu, lamun coil nu disambungkeun ka sirkuit AC, gawéna neuleu. Hal ieu jadi marga kana kacindekan yen unsur ngabogaan résistansi kana alik ayeuna.

Tapi naha ieu lumangsung na kumaha lalawanan lumangsung nalika hiji ayeuna bolak? Pikeun ngajawab sual ieu urang kudu giliran fenomena timer induktansi. Jeung petikan tina ayeuna coil di jerona aya hiji gaya éléktromotif (EMF), nu nyiptakeun halangan ka robah ayeuna. Gedéna gaya ieu gumantung kana dua faktor: arus coil sarta turunan nu aya kaitannana ka waktu. Matematis, gumantungna ieu dinyatakeun ku persamaan:

• E = -L * I '(t), dimana
  E - EMF,
  L - nilai induktansi dina coil (pikeun tiap coil mah béda jeung gumantung kana jumlah windings tina coils sarta ketebalan maranéhanana)
  I '(t) - waktu turunan ti ayeuna (laju robah ayeuna).

DC Power leuwih waktos teu robah, jadi lalawanan na nalika kakeunaan timbul.

Tapi di AC sagala parameter na terus ngarobah dina hukum sinusoida atawa kosinus, ngabalukarkeun gaya éléktromotif nu nyegah parobahan ieu. lalawanan sapertos disebut induksi tur diitung ku rumus:

• X _L = w * _L, dimana
  osilasi circuit frekuensi, - w
  L - induktansi of coil nu.

Inténsitas ayeuna di solenoid nambahan sacara linier jeung nurun nurutkeun hukum béda. Ieu ngandung harti yén lamun ngeureunkeun aliran ayeuna di coil, bakal neruskeun pikeun sawatara waktu méré muatan dina sirkuit. Tur upami ieu abruptly ngeureunkeun aliran ayeuna, aya bakal ditémbak tina kanyataan yen muatan bakal coba mun meunang kaluar na jadi disebarkeun coil. Ieu - masalah serius dina produksi industrial. Éfék ieu (sanajan teu sagemblengna patali ka sirkuit osilasi) can katalungtik, contona, lamun nyoplokkeun colokan ti stop kontak di. Dina hal ieu skips nu narik nu dina skala misalna hiji moal bisa ngarugikeun jalma. Éta alatan kanyataan yén médan magnét henteu lebi ilang langsung, tapi laun dissipated, inducing arus dina konduktor lianna. Dina skala industri kakuatan ayeuna geus sababaraha kali leuwih badag batan urang dawam 220 volt, sahingga gangguan dina ranté produksi bisa ngabalukarkeun Sparks kakuatan sapertos anu bakal ngakibatkeun loba ngarugikeun ka duanana tutuwuhan jeung lalaki.

Coil - nyaeta yayasan anu ti mana éta circuit osilasi téh. Induktor solenoids kaasup sequentially ditambahkeun. Salajengna, urang nyandak hiji tampilan ngadeukeutan pisan wincik struktur unsur éta.

Naon induktansi dina?

Induktansi coil circuit osilasi - mangrupa parameter individu nu geus numerik sarua jeung gaya éléktromotif (dina volt), nu lumangsung dina sirkuit anu lamun variasi kiwari 1 A keur 1 detik. Mun solenoid disambungkeun ka sirkuit DC induktansi na ngajelaskeun énergi hiji médan magnét, anu geus dijieun ku ayeuna ieu ku rumus:

• W = (L * I ²⁾ / 2, dimana
  W - énergi médan magnét.

koefisien induktansi gumantung ka sababaraha faktor: géométri anu solenoid, anu ciri magnét inti na teh Jumlah coils kawat. fitur séjén tina indikator téh nya éta mangrupa salawasna positif, sabab variabel on mana eta gumantung, teu kaci négatip.

induktansi dina ogé bisa dihartikeun salaku milik konduktor kalayan énergi toko ayeuna dina médan magnét. Ieu diukur dina Henry (dingaranan élmuwan Amérika Dzhozefa Genri).

Saterusna solenoid circuit osilasi diwangun ku hiji kapasitor, anu bakal dibahas hereinafter.

kapasitor listrik

Capacitance ditangtukeun ku osilator circuit capacitance listrik kapasitor. penampilan na geus ditulis di luhur. Ayeuna Marilah urang nguji fisika ngeunaan prosés anu lumangsung di jerona.

Kusabab elat kapasitor dijieun tina konduktor, mangka eta tiasa ngalir arus listrik. Sanajan kitu, di antara dua pelat mangrupa halangan. Insulator (aranjeunna tiasa hawa, kai atawa bahan séjén kalawan lalawanan tinggi Alatan kanyataan yén muatan teu bisa pindah ti hiji tungtung kawat kana sejen, aya hiji akumulasi ka elat kapasitor sahingga ngaronjatkeun kakuatan magnét sarta listrik. widang sabudeureun eta. ku kituna, dina terminasi muatan nu proceeds kabeh listrik akumulasi dina piring, dimimitian bisa dikirimkeun ka sirkuit.

Unggal kapasitor ngabogaan tegangan dipeunteun, optimal pikeun operasi na. Lamun lila mangpaatkeun unsur dina tegangan leuwih luhur ti nominal, hirupna teh geus greatly ngurangan. The kapasitor dina sirkuit oscillatory ieu terus kapangaruhan ku arus sahingga nalika dipilih kedah ati pisan.

Salian kapasitor konvensional, nu anu dibahas, aya ogé listrik ganda lapisan kapasitor. Ieu unsur leuwih kompleks: eta bisa digambarkeun salaku cross antara batré sarta kapasitor. Ilaharna, nu diéléktrik di listrik kapasitor lapisan ganda mangrupakeun zat organik, antara nu hiji éléktrolit. Duaan maranéhna nyieun hiji lapisan ganda listrik, anu ngamungkinkeun pikeun ngumpulkeun dina rarancang ieu di kali leuwih énergi ti kapasitor konvensional.

Naon kapasitas hiji kapasitor?

Capacitance of kapasitor nyaeta babandingan muatan kapasitor ka tegangan di mana eta perenahna. Ngitung nilai ieu tiasa pisan basajan kalayan bantuan rumus matematis:

• C = (e ₀ * S) / d, dimana
  e ₀ - konstanta diéléktrik tina bahan diéléktrik (nilai tabular)
  S - wewengkon pelat kapasitor,
  d - jarak antara lempengan.

The gumantungna teh capacitance tina kapasitor dina jarak antara éléktroda dipedar ku fenomena induksi éléktrostatik anu kirang ti jarak antara piring, beuki lila mangaruhan silih (coulomb), nu gede nu éléktroda muatan na kirang stres. Sarta lamun nilai tegangan ti nambahan kapasitas, saprak éta ogé bisa digambarkeun ku rumus:

• C = q / U, dimana
  q - muatan dina coulomb.

Ieu ngobrol ngeunaan unit ukuran kuantitas ieu. Capacitance diukur dina farads. 1 farad - nilai sahingga badag, jadi kapasitor aya (teu supercapacitors) geus capacitance hiji diukur dina picofarads (salah trillionth farad).

résistor

Arus dina sirkuit resonant ogé gumantung kana résistansi sirkuit. Jeung sajaba ti éta dua elemen digambarkeun nu nyieun nepi hiji sirkuit osilasi (coil, kapasitor), aya hiji pihak - a résistor. Anjeunna jawab nyieun sered. Résistor béda ti elemen séjén di éta mibanda daya tahan tinggi, anu bisa variatif dina sababaraha model. The circuit resonant eta ngalakukeun fungsi kontrol kakuatan tina médan magnét. Ieu mungkin pikeun nyambungkeun sababaraha resistors dina runtuyan atawa sajajar, kukituna ngaronjatna lalawanan sirkuit.

Résistansi unsur ieu ogé gumantung kana suhu, jadi care kudu dibawa ka tempat gawe na di sirkuit, saprak éta dipanaskeun salila petikan ayeuna.

lalawanan nu diukur dina ohm, sarta nilaina bisa diitung ngagunakeun rumus:

• Sunda = (p * l) / S, dimana
  p - bahan resistivity résistor (diukur dina (ohm * mm ²⁾ / m);
  l - panjangna tina resistors (dina méter);
  S - aréa sectional (dina milimeter pasagi).

Kumaha dasi hiji parameter loop?

Kiwari kami geus datangna deukeut jeung fisika operasi di sirkuit oscillatory. Leuwih waktos muatan dina pelat kapasitor robah dumasar kana kasaruaan diferensial kadua urutan.

Lamun ngajawab persamaan ieu, eta ngakibatkeun sabagian Rumusna metot ngajéntrékeun prosés anu lumangsung dina sirkuit. Contona, frékuénsi siklik bisa ditembongkeun dina watesan capacitance na induktansi.

Sanajan kitu, rumus paling basajan anu ngamungkinkeun keur ngitung loba unknowns - persamaan Thomson (dingaranan fisikawan Inggris William Thomson, anu dibawa nya di 1853):

• T = 2 * f * (L * C) ^1/2.
  T - antara osilasi éléktromagnétik,
  L jeung C - sasuai, induktansi dina sirkuit coil osilasi sarta unsur capacitance circuit,
  n - jumlah pi.

faktor kualitas

Aya kuantitas penting séjén characterizing nu kontur sahiji karya - faktor kualitas. Dina raraga ngartos naon éta, Anjeun kudu ningali ka prosés ieu salaku résonansi a. fenomena ieu, nu amplitudo janten kakuatan maksimum dina hiji nilai konstan, anu mangrupakeun rojongan ayun. Résonansi tiasa ngajelaskeun sareng conto basajan: lamun mimiti nyorong ayun ka ngamen frekuensi maranéhanana, maranéhna bakal gancangan, sarta maranéhanana "amplitudo" baris nambahan. Tapi lamun teu nyorong ngamen, maranéhanana baris ngalambatkeun turun. Di résonansi, mindeng dissipates loba énergi. Dina raraga bisa ngitung nilai leungitna kami nimukeun parameter a kayaning faktor kualitas. Ieu mangrupakeun koefisien sarua jeung rasio tanaga, lokasina di sistem, nepi ka karugian kajadian salila hiji siklus dina sirkuit.

faktor kualitas circuit diitung nurutkeun rumus:

• Q = (w ₀ * W) / P, dimana
  w ₀ - résonansi Frékuénsi sudut tina osilasi;
  W - énergi disimpen dina sistem béja;
  P - dissipation kakuatan.

parameter ieu - tanpa dimensi saprak sabenerna nembongkeun babandingan énergi: Disimpen pikeun spent.

What is the circuit osilasi idéal

Pikeun pamahaman hadé tina proses dina sistem fisika datang nepi ka nu disebut circuit osilasi idéal. Ieu modél matematika ngalambangkeun circuit salaku sistem kalawan enol lalawanan. Di jerona aya undamped harmonik osilasi. Modél ieu ngamungkinkeun pikeun ménta hiji parameter circuit itungan Rumus perkiraan. Salah sahiji parameter ieu - énergi total:

• W = (L * I ²⁾ / 2.

nyederhanakeun sapertos greatly ngagancangkeun itungan sarta ngidinan pikeun evaluate ciri circuit kalawan ciri prasetél.

Kumaha carana sangkan eta dianggo?

Kabéh osilasi siklus operasi circuit bisa dibagi jadi dua bagian. Ayeuna kami baris nempo persis prosés nyokot tempat di unggal bagian.

• Kahiji kapasitor plat fase, muatanna positip, dimimitian ngurangan, ngajadikeun arus dina sirkuit. Dina tahap ieu, ayeuna mana ti positip ka muatan négatip, bari ngaliwatan coil nu. Akibatna, vibrations éléktromagnétik lumangsung dina sirkuit. lulus ayeuna ngaliwatan coil, éta ngalir ka plat kadua jeung ngeusi eta positif (sedengkeun nu éléktroda mimitina, nu ayeuna keur walked, négatip muatan).
• Fase kadua nyokot teundeun prosés langsung sabalikna. Ayeuna pas ti plat positif (anu di awal éta négatip) mun négatif, ngalirkeun deui ngaliwatan coil nu. Sarta sakabeh biaya digolongkeun kana tempat.

siklus nu ngulan salami kapasitor geus dicas. Dina sirkuit resonant idéal prosés ieu téh wates, sarta leungitna daya nyata nyaeta dilawan alatan rupa faktor: nu panas anu lumangsung alatan ayana lalawanan dina sirkuit (panas Joule), sarta kawas.

Desain circuit Embodiments

Salian sirkuit basajan "nu coil-kapasitor" jeung "coil-résistor-kapasitor", aya pilihan sejen, ngagunakeun salaku circuit dadasar osilasi. Ieu, contona, hiji sirkuit paralel nu dicirikeun dina éta aya hiji sirkuit unsur (sabab sakumaha eta aya sorangan, eta bakal janten circuit runtuyan jeung nu ieu dibahas dina artikel anu).

Aya ogé jenis séjén konstruksi, kaasup rupa-rupa komponén listrik. Contona, kasebut nyaéta dimungkinkeun pikeun nyambung ka transistor jaringan nu baris muka jeung nutup sirkuit ku frékuénsi sarua jeung frékuénsi osilasi sirkuit. Ku kituna, sistem bakal install undamped osilasi.

Dimana sirkuit osilasi ieu dipaké?

Paling wawuh ka Kami pamakéan komponen sirkuit - eta electromagnets. Aranjeunna, kahareupna anu dipaké dina sistim telepon di antara kamar jeung kamar, motor, sensor, sarta loba daerah kirang konvensional lianna. aplikasi sejen - osilator. Malah, nya éta ngagunakeun sirkuit pisan wawuh ka Kami: lembaran ieu, éta dipaké dina microwave ka nyieun lambak di komunikasi mobile sarta nirkabel pikeun ngirimkeun informasi leuwih kajauhan. Kabéh ieu alatan kanyataan yén osilasi tina gelombang éléktromagnétik bisa disandikeun dina cara sapertos nu eta bakal mungkin pikeun ngirimkeun informasi leuwih jarak panjang.

Induktor sorangan bisa dipaké salaku unsur pikeun trafo, dua coils kalawan sababaraha windings bisa nembus ka médan éléktromagnétik muatan maranéhanana. Tapi sakumaha solenoids ciri béda, sarta inohong ayeuna dina dua sirkuit, anu disambungkeun kana dua induktansi bakal rupa-rupa. Ku kituna, salah sahiji bisa ngarobah tegangan jeung arus, nyebutkeun 220 volt dina ayeuna ku tegangan 12 volt.

kacindekan

Urang wincikan prinsip tina circuit osilasi na tiap bagian nyalira. Urang diajar yén circuit osilasi - a alat dirancang keur ngahasilkeun gelombang éléktromagnétik. Sanajan kitu, ieu téh ngan dasar tina mékanika kompléks ieu, sahingga bisa hirup kalawan elemen basajan. Leuwih jéntré ngeunaan intricacies sirkuit sareng komponenana na tiasa tina literatur husus.