De oscillatory circuit is ... It prinsipe fan aksje

Oscillating circuit - in apparaat foar it opwekken (it meitsjen) fan elektromagnetyske oscillations. Fan de oprjochting oant hjoed de dei wurdt it brûkt yn in protte wittenskiplike en technologyske gebieten fariearjend fan it deistich libben nei grutte fabriken produsearjen hiel ferskillende produkten.

Fan wat docht it bestean?

De oscillation circuit omfiemet in coil en in capacitor. Boppedat, der kin ek wêze oanwêzich wjerstân (fariabele wjerstân elemint). In ynduktor (of solenoid, sa't it wurdt soms neamd) is in roede op hokker windings wurde wound ferskillende lagen, dy't algemien is in koperen tried. It is dit elemint skept oscillations yn de oscillatory sirkwy. In bar, leit yn 'e midden, faak neamd choke, of kearn, en de coil wurdt soms neamd in solenoid.

Oscillating circuit coil skept oscillations allinne as Fêstleine lading. Wannear't by in hjoeddeiske trochhinne, it sammelet in heffing dy't dan jout ta it circuit doe't de spanning sakket.

coil Wires it generaal hawwe in hiel lege wjerstân, dy't altyd bliuwt konstant. De oscillation circuit circuit faak komt feroaring yn spanning en ampèrage. Dizze feroaring syn kommando acht jout bepaalde wiskundige wetten:

• U = U ₀ * cos (w * (tt _0), dêr't
  U - spanning op it stuit t,
  U ₀ - spanning op tiid t _0,
  w - frekwinsje elektromagnetyske oscillations.

In oar essinsjele komponint fan it circuit is in elektryske capacitor. Dit elemint bestiet út twa platen dy't binne skieden troch in dielectric. De dikte fan it laach tusken de elektroden is minder as harren maat. Dit ûntwerp makket it mooglik om te heapje on-isolator elektryske lading, dat Jo kinne dan stjoere nei it sirkwy.

Oars dan capacitor batterij is dat der gjin ombou fan stoffen troch de elektryske stroom, en der is in direkte sammeljen fan lading yn in elektrysk fjild. Sa, fia it capacitor kin wêze grut genôch om heapje de lading, dat kin jûn wurde allegear yn ien kear. Yn dit gefal, it hjoeddeiske yn it circuit wurdt sterk tanommen.

Ek wurdt de oscillation circuit bestiet út ien mear elemint: a wjerstannen. Dit elemint hat in wjerstân en foar besetten fan 'e hjoeddeistige en spanning yn' e rûnte. As op in konstante spanning te ferheegjen wjerstân fan de wjerstannen, de hjoeddeiske sil ôfnimme troch Ohm syn wet:

• I = U / R, dêr't
  I - current,
  U - voltage,
  R - ferset.

ynduktor

Lit ús nimme in better ynsicht yn alle details fan 'e ynduktor en de better sil begripe syn funksje yn it resonânsjefel sirkwy. Lykas sein, it ferset fan dit elemint benaderjen liedt ta nul. Sa, doe't ferbûn oan in DC circuit soe foarkomme koarte-circuiting. Lykwols, as de coil ferbûn oan it AC circuit, it wurket goed. Dit liedt ta de konklúzje dat it elemint hat in wjerstân tsjin wikselstroom.

Mar wêrom is dit Happening en hoe ferset optreedt as in wikselstroom? Om beäntwurdzje dizze fraach wy moatte de oan it fenomeen fan jinsels-inductance. Mei de passaazje fan it coil hjoeddeistige dêryn is der in electromotive krêft (EMF), dat skept in behindering foar de hjoeddeiske feroaring. De omfang fan dizze krêft is ôfhinklik fan twa faktoaren: de spoel aktuele en de derivative mei respekt om te tiid. Wiskundich, dizze ôfhinklikheid útdrukt troch de fergeliking:

• E = -L * I '(t), dêr't
  E - EMF,
  L - inductance wearde fan 'e coil (foar elke coil is oars en hinget ôf fan it oantal windings fan de Coils en harren dikte)
  Ik '(t) - de tiid dêrfan ôflaat fan de hjoeddeiske krêft (ampèrage taryf fan feroarje).

DC Power net feroaret mei de tiid, sa ferset doe't de ynfloed optreedt.

Mar at AC al syn parameters wurde hieltyd feroaret yn in kronkelich of kosinus wet, wêrtroch electromotive krêft, dy't voorkomt dizze wizigingen. Sa'n wjerstân hjit induction en berekkene troch de formule:

• X _L = w * _L, wêr
  w - frekwinsje oscillation circuit,
  L - inductance fan de coil.

De hjoeddeistige yntinsiteit yn de solenoid karel ferheget en sakket neffens ferskillende wetten. Dat betsjut dat as jo stopje de streaming fan hjoeddeistige yn de spoel, dan sil trochgean in skoft te jaan de wacht yn 'e rûnte. En as dit abrupt ûnderbrekke de streaming fan hjoeddeiske, der wurdt sketten út it feit dat de heffing sil besykje te krijen út en wurde ferspraat coil. Dit is - in earnstich probleem yn yndustriële produksje. Dit effekt (hoewol't net alhiel yn ferbân mei it oscillation circuit) waar te nimmen, bygelyks, doe't it fuortsmiten fan in plug út de socket. Yn dit gefal slacht de fonk dy't op sa'n skaal kin gjin kwea ien persoan. It is it gefolch fan it feit dat it magnetysk fjild net ferdwine direkt, mar stadichoan dissipated, inducing streamingen yn oare diriginten. Yn in yndustrieel skaal de hjoeddeiske sterkens is faak grutter as ús wenst 220 volts, sadat de ûnderbrekking yn de produksje keten kin feroarsaakje fûnken sa'n krêft dat sil ta in soad skea oan sawol de plant en de man.

Coil - is de stifting fan dat út dêr't it oscillation circuit is. Inductance Coils ek sequentially tafoege. Folgjende, wy nimme in better ynsicht yn alle details fan de struktuer fan dy elemint.

Wat is de inductance?

Inductance coil Oscillating sirkwy - is in yndividuele parameter dy't numeryk gelyk oan de electromotive krêft (yn volts), dy't foarkomt yn in circuit doe't hjoeddeistige fariaasje fan 1 A foar 1 sekonde. As de solenoid is ferbûn mei in DC circuit, syn inductance beskriuwt de enerzjy fan in magnetysk fjild, dat wurdt makke troch dizze stroom troch de formule:

• W = (L * I ²⁾ / 2, wêr
  W - it magnetysk fjild enerzjy.

inductance Koëffisjint hinget ôf fan in soad faktoaren: de mjitkunde fan 'e solenoid, de magnetyske skaaimerken fan' e kearn en fan it oantal Coils fan tried. In oar skaaimerk fan dizze yndikator is dat it is altyd posityf, omdat de fariabelen dy't neffens it hinget, kin net wêze negatyf.

De inductance kin ek wurde definiearre as eigendom fan in dirigint mei in hjoeddeiske winkel enerzjy yn in magnetysk fjild. It wurdt metten yn Henry (neamd nei de Amerikaanske wittenskipper Dzhozefa Genri).

Fierder solenoid oscillation circuit bestiet út in capacitor, dat wurdt besprutsen hjirnei.

elektryske capacitor

Capacitance wurdt bepaald troch de oscillator circuit capacitance elektryske capacitor. Syn oansjen is skreaun hjirboppe. No Lit ús ûndersiket de fysika fan de prosessen dy't foarkomme yn it.

Sûnt de capacitor platen binne makke fan in dirigint, dan kin streame elektryske stroom. Lykwols, tusken de twa platen is obstakel. Isolator (sy kin wêze lucht, hout of oar materiaal mei hege ferset Fanwege it feit dat heffing kin net bewege út iene ein fan 'e tried oan it oare, is der in accumulation it oan' e capacitor platen dêrmei ferheget de magnetyske en elektryske krêft. fjilden omhinne. Sa, by it opsizzen fan de heffing ferrint alle elektrisiteit boeking op 'e platen, begjint wurde trochjûn oan it sirkwy.

Eltse capacitor hat in rated spanning, optimaal foar syn operaasje. As jo lang nei mooglikheden om it elemint op in spanning heger as it nominale, it libben is sterk fermindere. De capacitor fan it oscillatory circuit wurdt hieltyd beynfloede troch de streamingen en dêrom as selektearre wêze moatte hiel foarsichtich.

Njonken it konvinsjonele capacitors, dy't waarden besprutsen, binne der ek elektryske dûbele laach capacitors. Dit is in mear komplekse elemint: it kin omskreaun wurde as in krusing tusken in batterij en in capacitor. Typysk, de dielectric yn elektryske dûbele laach capacitors binne organyske stoffen, tusken wat is in electrolyte. Tegearre sy meitsje in elektryske dûbele laach, dat makket it mooglik om te heapje yn dizze foarmjouwing oan kear mear enerzjy as in konvinsjonele capacitor.

Wat is it fermogen fan in capacitor?

Capacitance fan de capacitor is de ferhâlding fan it capacitor lading oan in spanning oan dêr't it leit. Berekkenje dizze wearde kin hiel ienfâldich mei help fan in wiskundige formule:

• C = (e ₀ * S) / d, dêr't
  e ₀ - dielectric konstante fan de dielectric materiaal (tabular value)
  S - gebiet fan 'e capacitor platen,
  d - de ôfstân tusken de platen.

De ôfhinklikheid fan de capacitance capacitor op de ôfstân tusken de elektroden wurdt útlein troch it fenomeen Electrostatic induction is minder as de ôfstân tusken de platen, hoe mear se beynfloedzje inoar (coulomb), it grutter de heffing elektroden en minder stress. En doe't de spanning wearde fan de kapasiteit grutter, om't it kin ek wurde beskreaun troch de folgjende formule:

• C = q / U, dêr't
  q - de lading yn coulombs.

It is om te praten oer de ienheden fan de mjitting fan dizze kwantiteit. Capacitance wurdt metten yn farads. 1 farad - foldwaande grutte wearde, dus besteande capacitors (net supercapacitors) hawwe in capacitance metten yn picofarads (ien trillionth farad).

wjerstannen

De hjoeddeistige yn de resonânsjefel circuit hinget ek ôf fan it ferset fan de sirkel. En njonken de twa beskreaune eleminten dy't meitsje in Oscillating circuit (spoel, capacitor), is der in tredde - een wjerstannen. Hy is ferantwurdlik foar it meitsjen fan drag. Wjerstannen ôfwykt fan 'e oare eleminten yn dat it hat in hege wjerstân, dat kin wurde fariearre yn guon modellen. It resonânsjefel circuit it fiert de macht kontrôle funksje fan it magnetyske fjild. It is mooglik om te ferbine ferskate wjerstannen yn searje of parallel, dêrtroch tanimmende it ferset fan de sirkel.

De wjerstân fan dit elemint ek ôfhinklik fan temperatuer, sa soarch moatte wurde nommen om syn wurk yn it circuit, om't it wurdt ferwaarme tidens de passaazje fan it aktive.

It ferset wurdt mjitten yn ohms, en syn wearde kin wurde berekkene mei help fan de formule:

• R = (p * l) / S, dêr't
  p - materiaal wjerstânsfermogen wjerstân (mjitten yn (ohm * mm ²⁾ / m);
  l - lingte fan de wjerstannen (yn meters);
  S - Sektoroerstiigjende gebiet (yn fjouwerkante millimeters).

Hoe te tie in lus parameter opjûn?

No ha wy komme tichtby de fysika fan wurking fan de oscillatory sirkwy. Nei ferrin fan tiid de wacht op 'e capacitor platen feroaret neffens it twadde-oarder differinsjaaloperator fergeliking.

As jo oplosse dizze fergeliking, dat ymplisearret guon nijsgjirrige formules beskriuwen fan de prosessen dy't plakfine yn 'e rûnte. Bygelyks, Cyclische frekwinsje kin útdrukt wurde yn termen fan capacitance en inductance.

Lykwols, de meast simpele formule wêrmei te berekkenjen de protte unknowns - Thomson fergeliking (neamd nei de Britske fysikus William Thomson, dy't brocht har yn 1853):

• T = 2 * f * (L * C) ^1/2.
  T - perioade fan elektromagnetyske weagen,
  L en C -, respektivelik, it oscillation circuit coil inductance en capacitance circuit eleminten
  n - it nûmer pi.

kwaliteit faktor

Der is in oare wichtige kwantiteit characterizing de kontoeren fan it wurk - de kwaliteit faktor. Om te begripen wat it is, dan moatte ferwize nei dizze proses as in resonânsje. Dit ferskynsel, dêr't de amplitude wurdt de maksimale macht op in konstante wearde, dat is in swing stipe. Resonânsje kin ferklearje mei in simpel foarbyld: as jo begjinne te triuwe de swing oan de maat fan har frekwinsje, se sille fersneld, en harren "amplitude" sil tanimme. Mar as jo net triuwe de beat, se sille rêstiger oandwaan. By resonânsje, faak verdwijnt in protte enerzjy. Om te kinnen te berekkenjen de wearde fan ferlies, wy fûn in parameter lykas de kwaliteit faktor. It is in Koëffisjint lyk oan de ferhâlding fan enerzjy, leit yn it systeem, oan ferliezen foarkommend ûnder ien syklus yn de rûnte.

circuit kwaliteit faktor wurdt berekkene neffens de formule:

• Q = (w ₀ * W) / P, dêr't
  w ₀ - resonânsje angular frekwinsje fan oscillations;
  W - de enerzjy opslein yn 'e triljende systeem;
  P - power fersiljen.

Dit parameter - dimensionless sûnt eins toant it enerzjy ferhâlding: opslein foar trochbrocht.

Wat is de ideale Oscillating sirkwy

Foar in better begryp fan de prosessen yn it systeem fan de natuerkunde kaam mei it saneamde ideaal Oscillating sirkwy. Dit is in wiskundige model dy't de circuit as in systeem mei nul ferset. Yn it der binne undamped harmonic oscillations. Dit model makket it mooglik om te krijen in likernôch formule berekkening circuit parameters. Ien fan dy parameters - de totale enerzjy:

• W = (L * I ²⁾ / 2.

Sa'n substansjeel ferienfâldigjen en verhaasten berekkeningen talitte te evaluearjen circuit skaaimerken mei ynstelde skaaimerken.

Hoe wurket it?

Alle Oscillating circuit bestjoeringssysteem fytse kin opdield yn twa parten. No we sille sjen krekt de prosessen nimme plak yn elts diel.

• De earste faze plaat capacitor, belêste posityf, begjint te ôfsjitte, rendering de hjoeddeiske yn 'e rûnte. Op dit punt, it hjoeddeiske giet út in posityf nei in negative lading, wylst it passearen troch de coil. Dus, elektromagnetyske trillingen komme foar yn 'e rûnte. Aktuele ferstjerren troch de spoel, dan beweecht ta in twadde plaat en oanklacht dat posityf (wylst de earste elektrodes, dêr't aktive wurdt rûn, negatyf laden).
• De twadde faze fynt plak direkt tsjinoerstelde proses. De hjoeddeistige rint út de positive plaat (dy't yn it begjin wie negatyf) nei negatyf, lâns wer troch de coil. En al de heffingen falle yn plak.

De syklus wurdt werhelle sa lang as de capacitor wurdt rekken brocht. Yn in ideaal resonânsjefel sirkwy dit proses is ûneinige, en de wiere macht ferlies is net te ûntkommen troch nei ferskate faktoaren: de ferwaarming dy 't fanwege it bestean fan it ferset yn' e rûnte (joule waarmte), en al sa mear.

Embodiments circuit design

Neist inkelfâldige circuits "de coil-capacitor" en "coil-wjerstannen-capacitor", der binne ek oare opsjes, mei help as basis oscillation sirkwy. Dat, bygelyks, in parallel circuit dat wurdt karakterisearre yn dat der in elemint circuit (om't as it bestiet allinnich, it soe wêze in rige circuit en dêrfan waard besprutsen yn it artikel).

Der binne ek oare typen fan konstruksje, ynklusyf de ferskate elektryske ûnderdielen. Bygelyks, is it mooglik om te ferbine mei de netwurk transistor dy't iepenet en slút de sirkwy mei in frekwinsje lyk oan it oscillation frekwinsje fan it sirkwy. Sa, it systeem sil ynstallearjen undamped oscillations.

Dêr't de oscillation circuit brûkt wurdt?

De meast bekend om ús it brûken fan komponinten fan de sirkel - dy electromagnets. Sy, in beurt, wurde brûkt yn intercom systemen, motors, in sensor, en in protte oare minder konvinsjonele gebieten. In oare applikaasje - oscillator. Yn feite giet it om it brûken fan it circuit is tige bekend foar ús: yn dizze foarm, it wurdt brûkt yn 'e magnetron te meitsjen weagen yn' e mobyl en Wireless kommunikaasje te zenden ynformaasje oer in ôfstân. Dit alles is it gefolch fan it feit dat de oscillations fan de elektromagnetyske weagen kinne wurde kodearre op sa'n wize dat it sil mooglik te zenden ynformaasje oer lange ôfstannen.

Ynduktor sels kin brûkt wurde as in elemint foar de transformator, twa Coils mei ferskillende oantal windings kinne passearje fia it elektromagnetyske fjild hjar wacht. Mar as solenoids skaaimerken ferskille, en aktuele figueren yn de twa rûnten, dy't ferbân hâlde mei de twa inductance sil fariearje. Sa, men kin omsette spanning ta hjoeddeiske, sis 220 volts yn hjoeddeistige mei in spanning fan 12 volts.

konklúzje

Wy útwurke it prinsipe fan 'e Oscillating sirkwy en elk diel apart. Wy leard dat de Oscillating circuit - in apparaat ûntwurpen om te wekken elektromagnetyske weagen. Lykwols, dat is allinne de basis fan 'e komplekse meganika fan dy, skynber ienfâldige eleminten. Lês mear oer de intricacies fan it circuit en syn komponinten kin wêze út spesjalisearre literatuer.