Oscillating Circuit - dëst ass ... De Prinzip vun der Operatioun

Oscillating Circuit - en Apparat fir generéieren (schafen) vun elektromagnéitesche Schwéngunge. Vu sengem Departementer dem haitegen Dag ass et zu vill wëssenschaftlech an technologesch Beräicher rangéiert vum Alldag ze grouss Fabriken produzéiert ganz verschidde Produite benotzt.

Vu wat heescht et aus?

De Schwéngunge Circuit ëmfaasst eng coil an engem capacitor. Zousätzlech, do och präsent resistor (ofwiesselnd Resistenz Element) kann. Eng inductor (oder solenoid, wéi et heiansdo genannt ass) ass eng Staang op deen windings verschidden Schichten Meter sinn, déi am Allgemengen e Koffer Drot ass. Et ass dëst Element Schwéngunge am oscillatory Circuit schaaft. Eng Bar an der Mëtt läit, oft choke genannt, oder Kär, an der coil ass genannt heiansdo e solenoid.

oscillating Circuit coil schaaft Schwéngunge nëmmen wann gespäichert Vitesse. Wann eng aktuell duerch et laanschtgoungen, Äschen et eng Vitesse déi op de Parcours gëtt dann wann der Volt Drëpsen.

coil Dréit ofgepëtzt hunn normalerweis eng Ganz niddereg Resistenz, déi ëmmer konstant bleift. De Schwéngunge Circuit Circuit existeiert oft Verännerung Volt an amperage. Dës Ännerung ass Thema ze bestëmmte mathematesch Gesetzer:

• U = U ₀ * Cos (W * (tt _0), wou
  U - Volt an der Zäit net,
  U ₀ - Volt um Zäit t _0,
  W - Frequenz elektromagnéiteschen Schwéngunge.

Aner wichteg Komponent vun der Circuit ass eng elektresch capacitor. Dëst Element besteet aus zwou Placken déi vun engem dielectric getrennt sinn. Esou deck vun der Layer tëscht dem gedränkt ass manner wéi hir Gréisst. Dëst erlaabt Design op-isoléiert elektresch Vitesse ze cumuléiert, deen dir dann an de Parcours schécken.

Géigesaz capacitor Batterie ass, datt et keen Ëmbau vun Substanze vun den elektresche Stroum ass, an do ass en direkten Heefung vu Vitesse an en elektrescht Feld. Also, kann iwwer de capacitor grouss genuch sinn d'Vitesse ze cumuléiert, déi all op eemol entscheet ginn. An dësem Fall, ass déi aktuell am Circuit immens grouss.

Och, ass d'Schwéngunge Parcours an eng méi Element huet: e resistor. Dëst Element huet eng Resistenz an fir déi aktuell an Volt am Circuit kontroléieren. Wann bei engem konstante Volt Resistenz vun der resistor gestiermt, wäert erofgoen déi aktuell duerch Ohm d'Gesetz:

• Ech = U / R, wou
  Ech - aktuell,
  U - Volt,
  R - Resistenz.

inductor

Loosst d'op all Detailer vun der inductor eng enk kucken huelen a besser gëtt hir Funktioun am Resonanzfrequenz Circuit verstoen. Wéi mer gesot hunn, trëtt d'Resistenz vun dësem Element bis null. Also, wann un engem DC Circuit verbonne géif geschéien kuerz-circuiting. Allerdéngs, wann der coil dem AC Circuit ugeschloss, Wierker et richteg. Dëst féiert zu der Conclusioun, datt d'Element engem Resistenz aktuell zu ofwiesselnd huet.

Mä firwat ass dat geschitt a wéi Resistenz geschitt, wann eng ofwiesselnd aktuell? Ze äntweren dëser Fro mir op de Phänomen vun Self-inductance ze maachen muss. Mat dem Passage vun der coil aktuell an dat do ass eng electromotive Kraaft (EMF), déi en Hindernis fir déi aktuell änneren schaaft. D'visuell Magnitude vun dëser Kraaft hänkt vun zwee Facteuren: de coil aktuell an der ADR mat Respekt un Zäit. Mathematically, ass dëst Ofhängegkeet vun der Equatioun ausgedréckt:

• E = -L * ech (t), wou
  E - EMF,
  L - inductance Wäert vun der coil (fir all coil ass anescht an hänkt op der Zuel vun windings vun der coils an hir deck)
  Ech (t) - Zäit, kuckt virdrun vun den aktuellen (aktuell änneren Taux).

DC Power méi Zäit ass net geännert, also seng Resistenz wéini féiere ausgesat.

Mee bei AC all seng Parameteren sinn Zaïtgeescht permanent an engem sinusfërmege oder cosine Gesetz, dauernd electromotive Kraaft, déi dës Ännerungen hält. Esou Resistenz ass vun der Formel Aféierungs- a berechent genannt:

• X _L = W * _L, wou
  W - Frequenz Schwéngunge Circuit,
  L - inductance vun der coil.

Déi aktuell Intensitéit am solenoid linear vergréissert a Verloschter no verschidde Gesetzer. Dat heescht, datt wann s de Flux vum aktuellen am coil ophalen, et fir e puer Zäit weider wäert d'Vitesse an den Circuit ginn. A wann dëst Longplayer de Flux vum aktuellen di, gëtt et aus der Tatsaach Schoss ginn, datt d'Vitesse probéieren eraus ze kréien an coil verdeelt ginn. Dëst ass - e grave Problem an industriell Produktioun. Dësen Effekt (obwuel et net ganz op d'Schwéngunge Circuit Zesummenhang) kann zum Beispill observéiert, ginn, wann de Plug vum Socket Stoppen. An dësem Fall préift der Drëps déi op esou enger Skala net eng Persoun schueden kann. Et ass wéinst der Tatsaach, datt d'Magnéitfeld net direkt heescht verschwannen, mee lues a lues selwer zesummen, Pinguin gëtt an anere Dirigenten. An eng industriell Skala ass déi aktuell Stäerkt oft méi grouss wéi eisen üblechen 220 volts, sou kann d'Ënnerbriechung vun der Produktioun Kette eskaléiert Ursaach engem esou Kraaft, datt zu engem vill schueden Ursaach wäert souwuel d'Planz an de Mann.

Coil - ass de Fëllement vun deem aus déi de Schwéngunge Circuit ass. Inductor abegraff solenoids Rei derbäi. Nächst, huelen mer all d'Detailer vun der Struktur vun deem Element engem méi no kucken.

Wat ass de inductance?

Inductance coil oscillating Circuit - ass eng individuell Parameter datt numerically gläich op de electromotive Kraaft ass (an volts), deen an engem Circuit fir 1 zweet wann aktuell Variant vun 1 A existeiert. Wann der solenoid un engem DC Circuit ugeschloss ass, beschreift seng inductance der Energie vun engem stellare Magnéitfeld, déi duerch dës aktuell vun der Formel hunn ass:

• W = (L * ech ²⁾ / 2, wou
  W - d'Magnéitfeld Energie.

inductance ass souguer gemaach ginn hänkt op ville Facteuren: d'Geometrie vum solenoid, d'Magnéitfeld Charakteristiken vun der Kär a vun der Zuel vun coils vun Drot. Aner Fonktioun vun dëser Luucht aus ass, dass et ëmmer positiv ass, well d'Verännerlechen op déi et hänkt, net negativ kann.

D'inductance kann och mat enger aktueller Buttek Energie an e Magnéitfeld als Besëtz vun engem Dirigent definéiert ginn. Et ass am Henry (no der amerikanesche Wëssenschaftler Dzhozefa Genri genannt) gemooss.

Doriwwer solenoid Schwéngunge Parcours besteet aus enger capacitor, déi nodréiglech diskutéiert ginn.

elektresch capacitor

Capacitance ass vun der Oszilléierer Circuit sech capacitance elektresch capacitor. Sengem Optrëtt ass virun geschriwwen. Schwätze mer eis d'Physik vun der Prozesser ënnersicht datt an et geschéien.

Zanter der capacitor Placke vun engem Dirigent gemaach ginn, da kann et elektresche Stroum Flux. Mä tëscht déi zwee Placke ass Hindernis. Isoléiert (se Loft, Holz oder aner Material mat héijer Resistenz Duerch d'Tatsaach kann dass Vitesse ass net vun engem Enn vum Drot zu den anere plënneren kann, do ass eng Heefung et un der capacitor Placke geet also d'Magnéitfeld an elektresche Stroum. ronderëm et Felder. sou, um anze- vun der Vitesse all Stroum iwwert d'Placke cumuléierten Erléis, fänkt dem Circuit iwwerdroen gin.

All capacitor huet eng abezitt Volt, optimal fir seng Operatioun. Wann Dir laang d'Element bei engem Volt héich wéi den Zweck fir auszenotzen, ass d'Liewensdauer daitlech reduzéiert. D'capacitor vun der oscillatory Circuit ass permanent duerch gëtt betraff an dofir wann soll ganz virsiichteg ausgewielt ginn.

Nieft konventionell capacitors, déi diskutéiert goufen, et sinn och elektresch duebel Layer capacitors. Dëst ass eng méi komplex Element: et kann tëschent enger Batterie an engem capacitor als Kräiz beschriwwe ginn. Typesch, sinn der dielectric an elektresch duebel Layer capacitors organesch Substanzen, tëscht deenen eng electrolyte ass. Zesumme se eng elektresch duebel Layer, schafen déi an dësem Design um mol méi Energie wéi engem konventionell capacitor zu cumuléiert erlaabt.

Wat ass d'Kapazitéit vun enger capacitor?

Capacitance vun der capacitor ass d'Verhältnis vun der capacitor Vitesse ass zu engem Volt bei deem et etabléiert ass. Berechent dësem Wäert kann mat der Hëllef vun engem mathematesch Formel ganz einfach ginn:

• C = (E ₀ * S) / d, wou
  E ₀ - dielectric konstant vun der dielectric Material (Tabelleform Wäert)
  S - Beräich vun der capacitor Placke,
  d - d'Distanz tëscht de Placke.

Der Ofhängegkeet vun der capacitance vun der capacitor op der Streck tëscht dem gedränkt vun de Phänomen vun electrostatic Aféierungs- erkläert ass ass manner wéi d'Distanz tëscht de Placke, déi méi Afloss op se all aner (coulomb), der Groussregioun der Vitesse gedränkt an manner Stress. An wann der Volt Wäert vun der Muecht geet, well et och duerch déi folgend Formule beschriwwe ginn:

• C = q / U, wou
  q - d'Vitesse an coulombs.

Et ass iwwert d'Unitéiten vun Moosse vun dëser Quantitéit ze schwätzen. Capacitance ass an farads gemooss. 1 farad - genuch grousse Wäert, sou bestehend capacitors (net supercapacitors) hunn eng capacitance zu picofarads (eent trillionth farad) gemooss.

resistor

Déi aktuell an der Resonanzfrequenz Circuit hänkt och op d'Resistenz vun de Parcours. An Nieft der zwee beschriwwen Elementer déi eng oscillating Circuit nohuelen (coil, capacitor), do ass eng drëtt - e resistor. Hien ass fir schafen souvill responsabel. Resistor Ënnerscheed aus dem aneren Elementer an dat huet eng héich Resistenz, déi an e puer Modeller variéiert gin kann. D'Resonanzfrequenz Circuit et stécht d'Muecht Kontroll Funktioun vum Magnéitfeld. Et ass méiglech puer resistors zu Serie oder parallel zu Pass, domat d'Resistenz vun de Circuit waarden.

D'Resistenz vun dësem Element hänkt och op Temperatur, sou ëm bis seng Aarbecht am Circuit geholl ginn soll, well et während dem Passage vun aktuell gehëtzt ass.

Der Resistenz ass an ohms gemooss, a seng Wäert kann mat der Formel berechent ginn:

• R = (p * l) / S, wou
  p - Material resistivity resistor (gemooss am (ohm * mm ²⁾ / m);
  l - Längt vun der resistors (zu Meter);
  S - verchiddenen Géigend (am Feld Millimeter).

Wéi eng verantwortlech Parameteren ze Tie?

Elo hun kommen mir no bei der Physik vun Operatioun vun der oscillatory Parcours. Méi Zäit Ännerungen d'Vitesse op der capacitor Placke no der differentiell Equatioun zweet-Commande.

Wann Dir dës Equatioun léisen, beinhalt et e puer interessant Formelen de Prozesser beschreiwen, datt am Circuit geschéien. Zum Beispill, kann e cyclic Frequenz wat vun capacitance an inductance ausgedréckt ginn.

Mä déi einfach Formel, déi der vill ze has Berechent erlaabt - Thomson Equatioun (benannt nom britesche Physiker William Thomson, deen bruecht hir 1853):

• T = 2 * F * (L * C) ^1/2.
  T - tëscht der elektromagnéiteschen Schwéngunge,
  L an C - anere Wierder, de inductance vun der oscillating Circuit coil an engem capacitance Circuit Element,
  N - d'Zuel PI.

Qualitéit Faktor

Et ass eng aner wichteg Quantitéit der contour vun der Aarbecht characterizing - d'Qualitéit Faktor. Fir ze verstoen wat ass et, soll iech dëse Prozess als Resonanz kuckt. Dëse Phänomen, an deem de Amplituden déi maximal Muecht op e konstante Wäert gëtt, déi e Swing Ënnerstëtzung ass. Resonanz kann mat engem einfachen Beispill erklären: wann Dir Start der Héichtouren op d'Affaire vun hirem Frequenz ze leeschten, gëtt se scho ginn, an hir "Amplituden" wäert zouhuelen. Mä wann Dir d'Affaire nët Auslänner, wäert se lues verwandelt. Um Resonanz, dissipates oft vill vun Energie. Fir de Wäert vun Verloscht ze kënnen ze berechnen, erfannen mer e Parameter wéi d'Qualitéit Faktor. Et ass e souguer gemaach gläich op d'Verhältnis vun Energie, an de System läit, fir Verloschter während een Zyklus am Circuit geschitt.

Circuit Qualitéit Faktor ass no der Formel berechent:

• Q = (W ₀ * W) / P, wou
  W ₀ - Resonanz dréiende Frequenz vun Schwéngunge;
  W - déi gespäichert Energie am vibrating System;
  P - Muecht dissipation.

Dëst Parameter - dimensionless well eigentlech weist der Energie Verhältnis: gespäichert fir ass.

Wat ass déi ideal oscillating Circuit

Fir e bessert Verständnis vun de Prozesser an de System vun der Physik huet mat de sougenannte ideal oscillating gesuergt huet. Dëst ass eng mathematesch Modell de Parcours als System mat null Resistenz representéiert. An et ginn et undamped Museksschoule Schwéngunge. Dëse Modell erlaabt e geschätzte Formule Berechnung Circuit Parameteren ze kréien. Eent vun dëse Parameteren - ganzen Energie:

• W = (L * ech ²⁾ / 2.

Esou Vereinfachung immens Berechnungen Boost an Circuit Charakteristiken mat onbekannt Charakteristiken diskutéieren erlaben.

Wéi heescht et schaffen?

All oscillating Circuit Betribssystemer Zyklus kann an zwee Deeler opgedeelt ginn. Elo wäert gesinn mir genau d'Prozesser Plaz an all Deel huelen.

• Déi éischt Phas Risotto capacitor, positiv gelueden, fänkt un Offlossquantitéit, déi aktuell an de Circuit Render-. Op dësem Punkt, geet den aktuellen aus engem positive op eng negativ Vitesse ass, iwwerdeems duerch d'coil laanschtgoungen. Doduercher, geschéien elektromagnéiteschen Schwéngungen am Circuit. Aktuell laanschtgoungen duerch d'coil, Kombinatiounen et zu enger zweeter Risotto a Käschten et positiv (Well déi éischt Elektroden, déi aktuell geklommen ass, negativ gelueden).
• Der zweeter Phas hëlt direkt vis Prozess Plaz. Déi aktuell Passë vun der positiv Risotto (déi am Ufank negativ war) ze negativ, laanschtgoungen nees duerch d'coil. An all d'Käschten faalen Plaz.

D'Zyklus ass widderholl soulaang der capacitor zoustänneg ass. An eng ideal Resonanzfrequenz Circuit ass dëse Prozess onendlech, an der real Muecht Verloscht ass inévitabel wéinst verschidde Facteuren: d'Heizung, datt wéinst der Existenz vun der Resistenz am Circuit (Joule Hëtzt) existeiert, an wéi.

Däer Circuit Design

Nieft einfach Kreesleef "de coil-capacitor" an "coil-resistor-capacitor", ginn et aner Méiglechkeeten, als Basis Schwéngunge Circuit benotzt. Dëst, zum Beispill, eng parallel Circuit déi charakteriséiert ass an datt et ass en Element Circuit (well wéi et eleng existéiert, wier et eng Serie Circuit an vun deenen gin war am Artikel diskutéiert).

Et ginn och aner Zorte vun Bau, dorënner déi verschidde elektresch Deeler. Zum Beispill, ass et méiglech de Reseau Transister ze konnektéieren déi de Parcours mat enger Frequenz gläich op de Schwéngunge Frequenz vun de Parcours oppen an no. Sou, gëtt de System undamped Schwéngunge installéiert.

Wou de Schwéngunge Circuit benotzt ginn ass?

De stäerkste kennt eis d'Benotzung vun Deeler vun der Circuit - et electromagnets. Si, am Tour, sinn zu intercom Systemer, Gedriffer, detektéieren benotzt, a vill aner manner konventionell Beräicher. Aner Uwendung - Oszilléierer. An Tatsaach, ass et de Gebrauch vun der Circuit zu eis ganz gutt ass: an dëser Form, ass et an der Schleck erëm benotzt Wellen am Handy an ouni Kabel Kommunikatioun ze schafen Informatiounen iwwer eng Distanz zu weiderginn. All dëst wéinst der Tatsaach, datt de Schwéngunge vun den elektromagnéitesche Wellen kann an esou enger Manéier encoded ginn, datt et méiglech ginn Informatiounen iwwer laang Distanzen ze weiderginn.

Inductor selwer kann fir d'transformer, zwee coils mat verschiddene Zuel vun windings als Element benotzt ginn kann duerch d'elektromagnéitesch Terrain laanscht hir Vitesse. Mä wéi solenoids Charakteristiken ënnerscheeden, an aktuell Zuelen an déi zwee Kreesleef dran, déi fir déi zwee inductance verbonne sinn wäerten variéieren. Also, kann ee Volt zu aktuellen, soen 220 volts an aktuell mat engem Volt 12 volts geflunn.

Konklusioun

Mir detailléiert de Prinzip vun der oscillating Circuit an all getrennt Deel. Mer geléiert dass de oscillating Circuit - engem Apparat entworf elektromagnéitesche Wellen ze generéieren. Mä dat ass nëmmen d'Grondlage vun der komplexer Mechanik vun dësen, jiddwereen einfach Elementer. Léiere méi iwwert de intricacies vun de Parcours an hir Deeler vum spezialiséiert Literatur gin kann.