Dövrəyə induktorlar və kondensatorlar qoyduğunuzda nə baş verir? Sərin bir şey - və bu, həqiqətən vacibdir.
Bir çox müxtəlif növ induktorlar edə bilərsiniz, lakin ən çox yayılmış növü silindrik bir rulondur - bir solenoid.
Cari birinci dövrədən keçdikdə, digər dövrələrdən keçən bir maqnit sahəsi yaradır. Amplituda dəyişmədikcə, maqnit sahəsi həqiqətən heç bir təsir göstərməyəcək. Dəyişən maqnit sahəsi digər dövrələrdə elektrik sahələri yaradır. bu elektrik sahəsi batareya kimi elektrik potensialında dəyişiklik yaradır.
Nəhayət, cərəyanın dəyişmə sürətinə mütənasib potensial fərqi olan bir cihazımız var (çünki cərəyan maqnit sahəsi yaradır). Bunu belə yazmaq olar:
Bu tənlikdə iki şeyi qeyd etmək lazımdır. Birincisi, L induktivlikdir. Bu, yalnız solenoidin həndəsəsindən (yaxud hansı formada olursa olsun) asılıdır və onun dəyəri Henri şəklində ölçülür. İkincisi, mənfi var. işarəsi.Bu o deməkdir ki, induktorda potensialın dəyişməsi cərəyanın dəyişməsinə əksdir.
İnduktivlik dövrədə necə davranır? Əgər sabit cərəyanınız varsa, onda heç bir dəyişiklik yoxdur (birbaşa cərəyan), buna görə də induktivatorda potensial fərq yoxdur - o, hətta mövcud deyilmiş kimi fəaliyyət göstərir. yüksək tezlikli cərəyan (AC dövrəsi), induktorda böyük potensial fərqi olacaq.
Eyni şəkildə, kondansatörlərin bir çox müxtəlif konfiqurasiyası var. Ən sadə formada hər biri yüklü olan iki paralel keçirici lövhədən istifadə olunur (lakin xalis yük sıfırdır).
Bu plitələrin yükü kondansatör daxilində elektrik sahəsi yaradır. Elektrik sahəsinə görə plitələr arasındakı elektrik potensialı da dəyişməlidir. Bu potensial fərqin dəyəri yükün miqdarından asılıdır. Kondansatör üzərindəki potensial fərq ola bilər. belə yazılmışdır:
Burada C faradlarda tutum dəyəridir - bu da yalnız cihazın fiziki konfiqurasiyasından asılıdır.
Əgər cərəyan kondansatora daxil olarsa, lövhədə yük dəyəri dəyişəcək. Sabit (və ya aşağı tezlikli) cərəyan varsa, cərəyan potensialı artırmaq üçün plitələrə yük əlavə etməyə davam edəcək, buna görə də zamanla potensial nəhayət açıq dövrə kimi olun və kondansatör gərginliyi batareyanın gərginliyinə (və ya enerji təchizatı) bərabər olacaq.Yüksək tezlikli cərəyanınız varsa, yük əlavə olunacaq və kondansatördəki plitələrdən götürüləcək və şarj olmadan yığıldıqda, kondansatör hətta mövcud olmayan kimi davranacaq.
Fərz edək ki, yüklənmiş kondansatörlə başladıq və onu induktora bağlayaq (dövrədə heç bir müqavimət yoxdur, çünki mən mükəmməl fiziki naqillərdən istifadə edirəm). İkisinin birləşdirildiyi anı düşünün. Bir keçid olduğunu fərz etsək, mən çəkə bilərəm. aşağıdakı diaqram.
Bu baş verir.Birincisi cərəyan yoxdur (açıq olduğu üçün).Sütcük bağlandıqdan sonra cərəyan olacaq, müqavimətsiz bu cərəyan sonsuzluğa sıçrayacaq.Lakin cərəyanın bu böyük artımı o deməkdir ki, induktor üzərində yaranan potensial dəyişəcək. Bir nöqtədə, induktor üzərindəki potensial dəyişiklik kondansatördəki dəyişiklikdən daha çox olacaq (çünki cərəyan axdıqca kondansatör yükünü itirir) və sonra cərəyan geri çevriləcək və kondansatörü dolduracaq. .Bu proses təkrarlanmağa davam edəcək-çünki heç bir müqavimət yoxdur.
İndüktör (L) və bir kondansatör (C) olduğuna görə LC dövrəsi adlanır - Məncə, bu açıqdır. Bütün dövrə ətrafında potensial dəyişiklik sıfır olmalıdır (çünki bu, bir dövrdür) ki, mən yaza bilərəm:
Həm Q, həm də I zaman keçdikcə dəyişir. Q və I arasında əlaqə var, çünki cərəyan kondansatördən çıxan yükün dəyişmə sürətidir.
İndi məndə yük dəyişəninin ikinci dərəcəli diferensial tənliyi var. Bu həll etmək çətin tənlik deyil - əslində mən həllini təxmin edə bilərəm.
Bu, yaydakı kütlənin həlli ilə demək olar ki, eynidir (bu halda yük deyil, mövqe dəyişdirilir). Amma gözləyin! Həllini təxmin etmək lazım deyil, siz həmçinin rəqəmsal hesablamalardan da istifadə edə bilərsiniz. bu problemi həll edin. İcazə verin, aşağıdakı dəyərlərdən başlayım:
Bu problemi ədədi olaraq həll etmək üçün problemi kiçik zaman mərhələlərinə böləcəyəm. Hər zaman addımında mən:
Düşünürəm ki, bu, olduqca gözəldir. Daha da yaxşısı, siz dövrənin salınma müddətini ölçə bilərsiniz (siçanın üzərinə sürmək və zaman dəyərini tapmaq üçün istifadə edin) və sonra onu gözlənilən bucaq tezliyi ilə müqayisə etmək üçün aşağıdakı üsuldan istifadə edə bilərsiniz:
Əlbəttə ki, proqramdakı bəzi məzmunu dəyişdirə və nə baş verdiyini görə bilərsiniz - davam edin, heç nəyi daimi olaraq məhv etməyəcəksiniz.
Yuxarıdakı model qeyri-realdır. Real sxemlərin (xüsusilə induktorlardakı uzun naqillərin) müqaviməti var. Bu rezistoru modelimə daxil etmək istəsəm, dövrə belə görünəcək:
Bu, gərginlik dövrəsinin tənliyini dəyişəcək. İndi də rezistorda potensial düşmə üçün termin olacaq.
Aşağıdakı diferensial tənliyi əldə etmək üçün şarj və cərəyan arasındakı əlaqədən yenidən istifadə edə bilərəm:
Bir rezistor əlavə etdikdən sonra bu, daha çətin bir tənliyə çevriləcək və biz sadəcə bir həlli “təxmin edə bilmərik”. Bununla belə, bu problemi həll etmək üçün yuxarıdakı ədədi hesablamanı dəyişdirmək çox çətin olmamalıdır. Əslində, yeganə dəyişiklik yükün ikinci törəməsini hesablayan xəttdir. Mən oraya müqaviməti izah etmək üçün termin əlavə etdim (lakin birinci sıra deyil). 3 ohm rezistordan istifadə edərək, aşağıdakı nəticəni əldə edirəm (işləmək üçün play düyməsini yenidən basın).
Bəli, siz C və L dəyərlərini də dəyişə bilərsiniz, lakin diqqətli olun. Əgər onlar çox aşağıdırsa, tezlik çox yüksək olacaq və siz vaxt addımının ölçüsünü daha kiçik bir dəyərə dəyişdirməlisiniz.
Model hazırladığınız zaman (analiz və ya ədədi üsullarla) bəzən onun qanuni və ya tamamilə saxta olduğunu bilmirsiniz. Modeli sınaqdan keçirməyin bir yolu onu real məlumatlarla müqayisə etməkdir. Gəlin bunu edək. Bu mənim qəbulu.
Bu belə işləyir. Birincisi, mən kondensatorları doldurmaq üçün üç D tipli akkumulyatordan istifadə etdim. Kondansatörün demək olar ki, tam doldurulduğunu kondansatördəki gərginliyə baxaraq deyə bilərəm. Sonra batareyanı ayırın və sonra açarı bağlayın. kondensatoru induktor vasitəsilə boşaldın. Rezistor telin yalnız bir hissəsidir - ayrıca rezistorum yoxdur.
Mən bir neçə müxtəlif kondansatör və induktor kombinasiyasını sınadım və nəhayət bir az iş tapdım. Bu halda mən induktor kimi 5 μF kondansatör və pis görünüşlü köhnə transformatordan istifadə etdim (yuxarıda göstərilməyib). endüktansı, ona görə də mən sadəcə künc tezliyini təxmin edirəm və 13.6 Henri endüktansını həll etmək üçün məlum tutum dəyərimdən istifadə edirəm. Müqavimət üçün mən bu dəyəri bir ohmmetr ilə ölçməyə çalışdım, lakin modelimdə 715 ohm dəyərindən istifadə etmək işə yaradı. ən yaxşı.
Bu, mənim ədədi modelimin və faktiki dövrədə ölçülmüş gərginliyin qrafikidir (zamanın funksiyası olaraq gərginliyi əldə etmək üçün Vernier diferensial gərginlik zondundan istifadə etmişəm).
Mükəmməl uyğun deyil, amma mənə kifayət qədər yaxındır. Aydındır ki, daha yaxşı uyğunlaşmaq üçün parametrləri bir az tənzimləyə bilərəm, amma düşünürəm ki, bu, modelimin dəli olmadığını göstərir.
Bu LRC dövrəsinin əsas xüsusiyyəti, L və C dəyərlərindən asılı olan bəzi təbii tezliklərə malik olmasıdır. Tutaq ki, mən fərqli bir şey etdim. Bu LRC dövrəsinə salınan gərginlik mənbəyini bağlasam nə olacaq? Bu halda, dövrədə maksimum cərəyan salınan gərginlik mənbəyinin tezliyindən asılıdır.Gərginlik mənbəyi və LC dövrəsinin tezliyi eyni olduqda, maksimum cərəyan alacaqsınız.
Alüminium folqa ilə boru kondansatör, məftilli boru isə induktordur. Bunlar (diod və qulaqcıq) ilə birlikdə kristal radionu təşkil edir. Bəli, mən onu bir neçə sadə təchizatla birləşdirirəm (bu YouTube-dakı təlimatlara əməl etdim) video).Əsas ideya kondansatörlərin və induktorların dəyərlərini müəyyən bir radiostansiyaya "tənzimləmək" üçün tənzimləməkdir. Mən onu düzgün işə sala bilmirəm - ətrafda yaxşı AM radio stansiyalarının olduğunu düşünmürəm. (və ya induktorum xarabdır). Bununla belə, mən bu köhnə kristal radio dəstinin daha yaxşı işlədiyini tapdım.
Mən çətinliklə eşitdiyim bir stansiya tapdım, ona görə də düşünürəm ki, mənim öz hazırladığım radio stansiya qəbul etmək üçün kifayət qədər yaxşı olmaya bilər. Bəs bu RLC rezonans sxemi tam olaraq necə işləyir və ondan audio siqnalı necə əldə edirsiniz? Gələcək postda saxlayacam.
© 2021 Condé Nast.bütün hüquqlar qorunur. Bu vebsaytdan istifadə etməklə siz istifadəçi müqaviləmizi və məxfilik siyasətimizi və kuki bəyanatını, eləcə də Kaliforniya məxfilik hüquqlarınızı qəbul edirsiniz. Pərakəndə satıcılarla ortaq tərəfdaşlığımızın bir hissəsi olaraq, Wired bir hissəsini ala bilər. vebsaytımız vasitəsilə satın alınan məhsullardan satış. Condé Nast-ın əvvəlcədən yazılı icazəsi olmadan, bu veb-saytdakı materiallar kopyalana, yayıla, ötürülə, yaddaşda saxlanıla və ya başqa şəkildə istifadə edilə bilməz. Reklam seçimi
Göndərmə vaxtı: 23 dekabr 2021-ci il