Oscillating mzunguko - hii ni ... kanuni ya uendeshaji

Oscillating mzunguko - kifaa wa kuzalisha (kujenga) ya oscillations sumakuumeme. Kutoka kuanzishwa kwake hadi siku ya leo ni kutumika katika maeneo mengi ya sayansi na teknolojia kuanzia maisha ya kila siku kwa viwanda kubwa ya kuzalisha bidhaa tofauti sana.

Ya nini huhusisha?

mzunguko oscillation ni pamoja coil na capacitor. Aidha, kuna pia kuwa resistor sasa (variable upinzani kipengele). inductor (au solenoid, kama wakati mwingine inaitwa) ni fimbo ambayo windings ni jeraha tabaka kadhaa, ambayo kwa ujumla ni waya shaba. Ni kipengele hiki inajenga oscillations katika mzunguko oscillatory. bar, iko katikati, mara nyingi huitwa hulisonga, au msingi, na coil wakati mwingine inaitwa solenoid.

oscillating mzunguko coil inajenga oscillations tu kama kuhifadhiwa bila malipo. Wakati kupita ya sasa kwa njia hiyo, hujilimbikiza malipo ambayo kisha anatoa kwa mzunguko wakati voltage matone.

coil waya ujumla wana upinzani chini sana, ambayo siku zote bado mara kwa mara. mzunguko mzunguko oscillation mara nyingi hutokea mabadiliko katika voltage na amperage. Mabadiliko haya ni chini ya sheria fulani za hisabati:

• U = U ₀ * cos (w * (tt _0), ambapo
  U - voltage wakati t,
  U ₀ - voltage wakati t _0,
  w - mzunguko sumakuumeme oscillations.

Kipengele kingine muhimu ni mzunguko ni capacitor umeme. Kipengele hiki lina sahani mbili ambazo zimetenganishwa na dielectric. unene wa tabaka kati ya electrodes ni chini ya kawaida yao. Design hii inaruhusu kujilimbikiza on-kizio malipo ya umeme, ambayo unaweza kisha kutuma kwa mzunguko.

Tofauti na capacitor betri kwamba hakuna uongofu wa vitu na mkondo wa umeme, na kuna mkusanyiko wa moja kwa moja bila ya malipo katika uwanja umeme. Hivyo, kupitia capacitor inaweza kuwa kubwa ya kutosha kujilimbikiza malipo, ambayo inaweza kutolewa kwa wakati mmoja. Katika hali hii, sasa katika mzunguko ni imeongezeka sana.

Pia, mzunguko oscillation imeundwa moja kipengele zaidi: resistor. kipengele hii ina upinzani na kwa ajili ya kudhibiti ya sasa na voltage katika mzunguko. Kama katika voltage mara kwa mara ili kuongeza upinzani wa resistor, sasa yatapungua kwa sheria ohm:

• I = U / R, ambapo
  I - sasa,
  U - voltage,
  R - upinzani.

inductor

Hebu tuangalie kwa karibu katika maelezo yote ya inductor na bora wataelewa kazi yake katika mzunguko resonant. Kama tulivyosema, usugu wa kipengele hiki huelekea sifuri. Hivyo, wakati wa kushikamana na DC mzunguko itatokea Mkato wa umeme. Hata hivyo, kama coil kushikamana na AC mzunguko, ni kazi kwa usahihi. Hii inaongoza kwa hitimisho kwamba kipengele ina upinzani dhidi ya AC.

Lakini mbona hii inatokea na jinsi ya upinzani hutokea wakati alternating sasa? Ili kujibu swali hili tunahitaji kurejea kwa uzushi wa binafsi inductance. Pamoja na kifungu cha coil sasa ndani yake kuna EMF (EMF), ambayo inajenga kikwazo kwa mabadiliko ya sasa. ukubwa wa nguvu hii inategemea mambo mawili: coil sasa na derivative kuhusiana na wakati. Hesabu, utegemezi huu ni walionyesha kwa equation:

• E =-l * I '(t), ambapo
  E - EMF,
  L - inductance thamani ya coil (kwa kila coil ni tofauti na inategemea idadi ya windings ya coils na unene wao)
  I '(t) - wakati derivative ya sasa (kiwango cha sasa mabadiliko).

DC Power baada ya muda si iliyopita, hivyo upinzani wake iwapo kuna kutokea.

Lakini wakati AC vigezo wake wote ni kubadilika katika sheria sinusoidal au cosine, na kusababisha EMF, ambayo inazuia mabadiliko haya. upinzani kama huo inaitwa introduktionsutbildning na mahesabu kwa formula:

• X _L = w * _L, ambapo
  w - frequency oscillation mzunguko,
  L - inductance ya coil.

kiwango ya sasa katika solenoid kwa mstari kuongezeka na kupungua kulingana na sheria mbalimbali. Hii ina maana kwamba kama wewe kuacha mtiririko wa sasa katika coil, itaendelea kwa muda wa kutoa malipo katika mzunguko. Na kama hii ghafla kupinga mtiririko wa sasa, kutakuwa na risasi na ukweli kwamba malipo kujaribu kupata nje na kusambazwa coil. Hii ni - tatizo kubwa katika uzalishaji wa viwanda. Athari hii (ingawa si kabisa kuhusiana na mzunguko oscillation) inaweza aliona, kwa mfano, wakati wa kuondoa kuziba kutoka tundu. Katika hali hii skips cheche kwamba katika kiwango hawatamdhuru mtu. Ni kutokana na ukweli kwamba uwanja magnetic haina kutoweka mara moja, lakini hatua kwa hatua dissipated, na kusababisha mikondo katika makondakta wengine. Katika viwanda vidogo nguvu ya sasa ni mara nyingi kubwa kuliko kawaida volts yetu 220, hivyo usumbufu katika mlolongo wa uzalishaji inaweza kusababisha cheche nguvu kama kwamba kusababisha mengi ya madhara kwa wote wa mimea na mtu.

Coil - ni msingi wa kwamba ambayo mzunguko oscillation ni. Inductor pamoja solenoids sequentially aliongeza. Next, sisi kuangalia kwa karibu maelezo yote ya muundo wa kipengele hicho.

Ni nini inductance?

Inductance coil oscillating mzunguko - ni kigezo mtu binafsi ambayo ni numerically sawa na nguvu electromotive (katika volts), ambayo hutokea katika mzunguko wakati tofauti ya sasa ya 1 A kwa sekunde 1. Kama solenoid ni kushikamana na mzunguko DC, inductance wake inaeleza nishati ya shamba magnetic, ambayo ni iliyoundwa na sasa hivi kwa formula:

• W = (L * I ²⁾ / 2, ambapo
  W - sumaku nishati.

inductance mgawo kulingana na vigezo vingi: jiometri ya solenoid, tabia magnetic ya msingi na idadi ya coils ya waya. Kipengele kingine cha kiashiria hii ni kwamba daima ni chanya, kwa sababu vigezo ambayo inategemea, hawezi kuwa hasi.

inductance pia inaweza kuelezwa kama mali ya kondakta na duka nishati ya sasa katika shamba sumaku. Ni kipimo katika Henry (jina lake baada ya mwanasayansi wa Marekani Dzhozefa Genri).

Zaidi ya hayo solenoid mzunguko oscillation lina capacitor, ambayo itakuwa kujadiliwa hapa.

capacitor Electric

Capacitance imedhamiria kwa oscillator mzunguko capacitance umeme capacitor. muonekano wake yameandikwa juu. Sasa tuchunguze fizikia ya michakato ambayo hutokea ndani yake.

Tangu sahani capacitor ni alifanya ya kondakta, basi unaweza kati yake ya sasa ya umeme. Hata hivyo, kati ya sahani mbili ni kikwazo Insulator (wanaweza kuwa hewa, mbao au vitu vingine na upinzani juu Kutokana na ukweli kuwa malipo haiwezi kusonga kutoka mwisho mmoja wa waya hadi mwingine., Kuna mkusanyiko kwa sahani capacitor hivyo kuongezeka nguvu magnetic na umeme. mashamba pembezoni. kwa hiyo, katika kusitisha malipo kuendelea umeme wote kusanyiko juu ya sahani, huanza kuambukizwa kwa mzunguko.

Kila capacitor ina voltage lilipimwa, mojawapo kwa ajili ya uendeshaji wake. Kama muda mrefu ya kutumia kipengele katika voltage ya juu kuliko wa majina, maisha ni kiasi kikubwa. capacitor ya mzunguko oscillatory ni daima walioathirika na mikondo na kwa hiyo wakati kuchaguliwa lazima kuwa makini sana.

Mbali na capacitor ya kawaida, ambayo yalijadiliwa, pia kuna umeme safu mbili capacitors. Hii ni kipengele ngumu zaidi: inaweza kuelezewa kama msalaba kati ya betri na capacitor ilivyoelezwa. Kwa kawaida, dielectric katika umeme mara mbili capacitor safu ni dutu hai, kati ya ambayo ni ya electrolyte. Kwa pamoja kuunda umeme safu mbili, ambayo inaruhusu kujilimbikiza katika kubuni hii katika nishati zaidi ya mara capacitor kawaida.

ni uwezo wa capacitor ni nini?

Capacitance ya capacitor ni uwiano wa malipo capacitor kwa voltage ambapo ni iko. Mahesabu ya thamani hii inaweza kuwa rahisi sana kwa msaada wa formula hisabati:

• C = (e ₀ * S) / d, ambapo
  e ₀ - dielectric mara kwa mara wa vifaa dielectric (tabular thamani)
  S - eneo la sahani capacitor,
  d - umbali kati ya sahani.

utegemezi wa capacitance ya capacitor na umbali kati ya electrodes ni kuelezwa na uzushi wa introduktionsutbildning umeme ni chini ya umbali kati ya sahani, zaidi wao kuathiri kila mmoja (Coulomb), zaidi malipo electrodes na chini dhiki. Na wakati voltage thamani ya ongezeko uwezo, kwa vile pia inaweza ilivyoelezwa na formula zifuatazo:

• C = q / U, ambapo
  q - malipo katika Coulombs.

Ni kwa majadiliano juu ya vitengo ya kipimo cha kiasi hiki. Capacitance hupimwa kwa farads. 1 farad - thamani kubwa ya kutosha, hivyo capacitor zilizopo (si supercapacitors) na capacitance kipimo katika picofarads (moja trillionth farad).

resistor

sasa katika mzunguko resonant pia hutegemea upinzani wa mzunguko. Na zaidi ya mambo mawili ilivyoelezwa ambayo yanafanya mzunguko oscillating (coil, capacitor), kuna tatu - resistor. Yeye ni wajibu wa kujenga Drag. Resistor tofauti na mambo mengine kwa kuwa ina upinzani juu, ambayo inaweza mbalimbali katika baadhi ya mifano. mzunguko resonant linavyofanya kazi ya kudhibiti nguvu kazi ya shamba sumaku. Inawezekana kuunganisha resistors kadhaa katika mfululizo au sambamba, na hivyo kuongeza upinzani wa mzunguko.

upinzani wa kipengele hiki pia hutegemea joto, hivyo huduma zichukuliwe kwa kazi yake katika mzunguko, kwani joto wakati wa kifungu cha sasa.

upinzani ni kipimo katika ohms, na thamani yake inaweza kuwa mahesabu kwa kutumia formula:

• R = (p * l) / S, ambapo
  p - nyenzo resistivity resistor (kipimo katika (ohm * mm ²⁾ / m),
  l - urefu wa resistors (kwa mita);
  S - Sectional (katika milimita mraba).

Jinsi ya kufunga vigezo kitanzi?

Sasa tuna kuja karibu na fizikia ya kazi ya mzunguko oscillatory. Baada ya muda malipo kwenye sahani capacitor mabadiliko kulingana na cha pili ili tofauti equation.

Kama kutatua equation hii, ina maana baadhi ya fomula ya kuvutia kuelezea taratibu kutokea katika mzunguko. Kwa mfano, marudio mzunguko inaweza kuwa walionyesha katika suala la capacitance na inductance.

Hata hivyo, rahisi kabisa formula ambayo inaruhusu kufanya mahesabu unknowns nyingi - Thomson equation (jina lake baada ya mwanafizikia British William Thomson, ambaye kuletwa yake katika mwaka wa 1853):

• T = 2 * f * (L * C) ^1/2.
  T - kati oscillations umeme,
  L and C - ipasavyo, inductance ya oscillating mzunguko coil na kipengele capacitance mzunguko,
  n - idadi pi.

sababu ubora

Kuna wingi nyingine muhimu sifa za contour ya kazi - sababu ya shaba. Ili kuelewa ni nini, unapaswa kutaja mchakato huu kama resonance. Jambo hili, ambayo amplitude inakuwa nguvu ya kiwango cha juu katika thamani ya mara kwa mara, ambayo ni ya swing msaada. Resonance unaweza kueleza kwa mfano rahisi: kama kuanza kushinikiza swing kwa kuwapiga ya mzunguko wao, watakuwa kasi, na wao "amplitude" itaongeza. Lakini kama huna kushinikiza mapigo, wao kupunguza kasi ya. Wakati resonance, mara nyingi inapelekea nguvu nyingi. Ili kuwa na uwezo wa mahesabu ya thamani ya hasara, sisi zuliwa parameter kama vile sababu ya ubora. Ni mgawo sawa na uwiano wa nishati, ziko katika mfumo, hasara kutokea wakati mzunguko mmoja katika mzunguko.

mzunguko sababu ubora ni mahesabu kwa mujibu wa formula:

• Q = (w ₀ * W) / P, ambapo
  w ₀ - resonance angular mzunguko wa oscillations;
  W - nishati kuhifadhiwa katika mfumo vibrating;
  P - nguvu itawaangamiza.

Hii kigezo - dimensionless tangu kweli inaonyesha uwiano nishati: Umehifadhiwa kwa kutumia.

ni bora oscillating mzunguko nini

Kwa uelewa mzuri wa mchakato wa mfumo wa fizikia walikuja na kinachojulikana bora oscillating mzunguko. Hii ni mifano ya hisabati anayewakilisha mzunguko kama mfumo na zero upinzani. Ndani yake kuna undamped oscillations harmonic. Mtindo huu inaruhusu kupata takriban formula hesabu vigezo mzunguko. Moja ya vigezo hivi - nishati jumla:

• W = (L * I ²⁾ / 2.

kurahisisha hayo kwa kiasi kikubwa kuongeza kasi ya hesabu na kuruhusu kutathmini tabia mzunguko na tabia preset.

Jinsi gani kazi?

All oscillating mzunguko mzunguko wa uendeshaji inaweza kugawanywa katika sehemu mbili. Sasa tutaona hasa mchakato unafanyika katika kila sehemu.

• Awamu ya kwanza ya sahani capacitor, inayotozwa vyema, huanza kutekeleza, utoaji sasa katika mzunguko. Katika hatua hii, sasa inakwenda kutoka chanya na chaji hasi, wakati kupitia coil. Kwa sababu hiyo, mitikisiko sumakuumeme kutokea katika mzunguko. kupita kwa sasa kwa njia ya coil, ni hatua ya sahani ya pili na mashtaka yake vyema (ambapo electrode kwanza, ambayo ni ya sasa kutembea, chaji hasi).
• Awamu ya pili unafanyika mchakato moja kwa moja kinyume. sasa hupita kutoka sahani chanya (ambayo katika mwanzo alikuwa hasi) kwa hasi, kupita tena kupitia mzunguko. Na gharama zote kuanguka katika nafasi.

mzunguko ni mara kwa muda mrefu kama capacitor ni kushtakiwa. Katika bora resonant mzunguko mchakato huu usio na mali uwezo hasara kuepukika kutokana na sababu mbalimbali: joto kwamba hutokea kutokana na kuwepo kwa upinzani katika mzunguko (Joule joto), na kadhalika.

Embodiments mzunguko kubuni

Mbali na mzunguko rahisi "coil-capacitor" na "coil-resistor-capacitor", kuna chaguzi nyingine, kwa kutumia kama mzunguko msingi oscillation. Hii, kwa mfano, mzunguko sambamba ambayo ni sifa kwa kuwa kuna dalili mzunguko (kwa sababu kama ipo peke yake, itakuwa mzunguko mfululizo na ambayo ilijadiliwa katika makala).

Pia kuna aina nyingine ya ujenzi, ikiwa ni pamoja na vipengele mbalimbali ya umeme. Kwa mfano, inawezekana kuungana na transistor mtandao ambayo kufungua na kufunga mzunguko na mzunguko sawa na oscillation mzunguko wa mzunguko. Hivyo, mfumo kufunga oscillations undamped.

Ambapo mzunguko oscillation ni kutumika?

zaidi familiar kwetu matumizi ya vipengele ya mzunguko - ni sumaku-umeme. Wao, kwa upande wake, ni kutumika katika mifumo intercom, motors, sensorer, na mengine mengi ya maeneo chini ya kawaida. Programu nyingine - oscillator. Kwa kweli, ni matumizi ya mzunguko ni familiar sana kwetu katika fomu hii, ni kutumika katika microwave kujenga mawimbi ya mawasiliano ya simu na wireless kusambaza habari juu ya umbali. Hii yote ni kutokana na ukweli kwamba oscillations ya mawimbi ya umeme inaweza encoded kwa njia ambayo itakuwa rahisi kwa kutangaza habari juu ya umbali mrefu.

Inductor yenyewe inaweza kutumika kama kipengele kwa transformer, coils mbili na idadi tofauti ya windings inaweza kupita katika shamba umeme malipo yao. Lakini solenoids tabia tofauti, na takwimu sasa katika nyaya mbili, ambayo ni kushikamana na mbili inductance zitatofautiana. Hivyo, mtu anaweza kubadilisha voltage ya sasa, wanasema 220 volts katika sasa na voltage ya volts 12.

hitimisho

Sisi kina kanuni ya mzunguko oscillating na kila sehemu tofauti. Tulijifunza kwamba oscillating mzunguko - kifaa iliyoundwa na kuzalisha mawimbi ya sumakuumeme. Hata hivyo, hii ni tu misingi ya mechanics tata wa haya, inaonekana mambo rahisi. Pata maelezo zaidi kuhusu ugumu wa mzunguko na vipengele vyake inaweza kuwa fasihi maalumu.