Salınım devresi Thomson formülü. SA Salınım devresi. Alternatif elektrik akımı

[İngilizce fizik W. Thomson (1824 - 1907)] - sönümsüz T periyodunun bağımlılığını ifade eden bir formül doğal titreşimler V salınım devresi parametrelerine göre - endüktans L ve kapasitans C: T = 2PI, LC'nin köküdür (burada L, Gn'dedir, C, F'dedir, G, s'dedir).

  • - Joule ısısının salınmasına ek olarak meydana gelen bir sıcaklık gradyanının bulunduğu akımlı bir iletkende ısının salınması veya emilmesi. Thomson'ın ısı Qs oranı...

    Fiziksel ansiklopedi

  • - kısma etkisi, - adyabatik olduğunda gaz sıcaklığının değişmesi. kısma, yani gazın gözenekli bir bölme, diyafram veya vanadan çevreyle ısı alışverişi olmadan akması sırasındaki basıncın azaltılması...
  • - Bir metal iletkenin iki noktası arasında, bu iki noktanın farklı sıcaklıklara sahip olması durumunda oluşan potansiyel fark. Efektin adı William Thomson'dan gelmektedir. ayrıca bakınız TERMOELEKTRİK...

    Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük

  • - bkz. Kısıtlama...

    Doğal bilim. ansiklopedik sözlük

  • - bkz. Glikojenoz VII...

    Büyük tıbbi sözlük

  • - bir vidayla bir araya getirilen metal çeneler şeklinde çalışan bir parçaya sahip mesanedeki taşları kırmak için bir alet; modern mekanik litotriptörlerin öncüsü...

    Büyük tıp sözlüğü

  • - bkz. Poikiloderma kalıtsal sklerozan...

    Büyük tıp sözlüğü

  • - şu forma sahip bir formül: burada a1, A2,..., An uyumsuz olaylardır, F.v.'yi uygulamak için genel şema. Örn.: eğer B olayı farklı durumlarda meydana gelebiliyorsa A1, A2, ..... n hipotezinin yapıldığı koşullar.

    Jeolojik ansiklopedi

  • - İçinde sıcaklık farkı bulunan akımlı bir iletkende Joule ısısına ek olarak ısının salınması veya emilmesi. Etki aşağıdaki formülle açıklanmaktadır: O = t/t Delta T, burada I akım gücüdür, t zamandır, Delta T ise sıcaklık farkıdır. t - katsayısı...

    Büyük Ansiklopedik Politeknik Sözlüğü

  • - 1...

    Ansiklopedik Metalurji Sözlüğü

  • - gaz kelebeği boyunca sabit bir basınç düşüşünün etkisi altında yavaş akışının bir sonucu olarak gaz sıcaklığındaki bir değişiklik - gaz akışında yerel bir engel...
  • - Thomson Organization, Limited, Birleşik Krallık'taki en büyük gazete ve yayıncılık birliklerinden biri. Endişenin başında Baron G. Thomson var...

    Büyük Sovyet Ansiklopedisi

  • - Faroe Adaları ile Büyük Britanya adasının kuzey kıyısı arasında bir su altı sırtı...

    Büyük Sovyet Ansiklopedisi

  • - Termoelektrik olaylardan biri olan Thomson termoelektrik etkisi...

    Büyük Sovyet Ansiklopedisi

  • - Atlantik havzasını yaklaşık olarak ayıran bir su altı sırtı. Norveç Denizi'nin çöküntüsünden dolayı aralarında derin su değişimini engeller. Uzunluk yaklaşık. 100 kilometre...
  • - sıcaklık farkı bulunan bir iletkenden akım geçtiğinde ek ısı salınımı veya emilimi. Isı miktarı akım ve sıcaklık farkıyla orantılıdır.

    Büyük ansiklopedik sözlük

Kitaplarda "THOMSON FORMÜLÜ"

MAXWELL'İN YÖNTEMİ VE THOMSON'UN "ANALOJİLERİ"

Maxwell'in kitabından yazar Kartsev Vladimir Petroviç

MAXWELL'İN YÖNTEMİ VE THOMSON'UN "ANALOJİSİ" Maxwell için Faraday'ın haklı olduğu ve güç hatlarının gerçekten büyük bir keşif olduğu açıktı. Ancak Faraday'ın alan çizgileri hesaplamalara uygun değildi. Örneğin iki kümenin alan çizgilerinin ne olacağını önceden söylemek imkansızdı.

Formülü

Ekranın İçi Dışı kitabından yazar Maryagin Leonid

Formülü Dovzhenko, ölümünden kısa bir süre önce Mosfilm'den ayrılıp kendi stüdyosunu kurmayı hayal ediyordu. Mosfilm devine aşık olan ben genç, şaşkına dönmüştüm: "Mosfilm'in nesini sevmiyorsun?" - Çekingen bir şekilde Alexander Petrovich'e sordum ve anlamlı bir cevap aldım: - Açık

Formül

Üzerine Düşünceler kitabından kişisel Gelişim yazar Adizes Yitzhak Calderon

Formül Bana göre dünyayı yöneten formül mutlaktan başka bir şey değil. saf aşk(veya başka bir deyişle tam entegrasyon). Ve entegrasyon karşılıklı saygı ve güvenin bir fonksiyonudur Peki Holokost sırasında Tanrı neredeydi? Formül ne olduğunu açıklıyor:

Formül

Kötü Borçlardan Kurtulun kitabından yazar Kiyosaki Robert Tohru

Formül İlk dört adımı tamamladınız ve artık batık borçları ortadan kaldırma formülüne geçmeye hazırsınız. 5'ten 10'a kadar olan adımlar sizi Robert ve benim üzerimize yük olan tüm borçlardan kurtulmak için kullandığımız özel formüle götürecektir.

Eski İngiliz istihbarat şefi Basil Thomson'un önsözünden

Dünya Savaşı Sırasında Amerikan İstihbaratı kitabından yazar Johnson Thomas M

Eski İngiliz istihbarat şefi Basil Thomson'ın önsözünden Bu kitaba bir önsöz yazmayı taahhüt ediyorsam, bunu Johnson'ın meslektaşlarının çoğunu kişisel olarak tanıdığım ve işlerini yürütürken gösterdikleri titizliği takdir edebildiğim için yapıyorum. Yazar diyor ki

Bölüm 9. 1840 - 1859 Cook-Wheatstone Telgrafları, Morse, Siemens, Alliance makinesi, Thomson formülü, Hughes telgrafı, Plante bataryası

yazar Kuchin Vladimir

Bölüm 9. 1840 - 1859 Telgraflar Cook-Wheatstone, Morse, Siemens, Alliance makinesi, Thomson formülü, Hughes telgrafı, Plante bataryası 1840 Cook ve Wheatstone telgrafı, Morse telgrafı 21 Ocak 1840'ta İngiliz Cook ve Wheatstone 5 noktalı bir telgrafın patentini aldı. İngiltere'de telgraf (BP 8345),

1853 Siemens, Halske, Fizeau, Thomson'ın formülü

Popüler Tarih kitabından - elektrikten televizyona yazar Kuchin Vladimir

1853 Siemens, Halske, Fizeau, Thomson formülü 1853 yılında Ernst Werner von Siemens, Rusya'da St. Petersburg'dan Sevastopol'a kadar kendi tasarımı olan bir telgraf hattının inşasına başladı; iş 1856'da tamamlandı. O zamanlar Rusya'da Kırım Savaşı ve cömert finansman

Joule - Thomson etkisi

Büyük kitabından Sovyet Ansiklopedisi(J) yazarın TSB

Thomson Komitesi 10 Nisan 1940'ta Thomson Komitesi üyeleri Londra'da Royal Society'nin eski Viktorya tarzı binasında toplandı. Bu hükümet destekli organ, atom enerjisinin askeri uygulamalarıyla ilgilenmek için kuruldu. - Beyler! -

Garner Thomson'ın Önsözü

DÖNÜŞÜM kitabından kaydeden Bandler Richard

Garner Thomson'ın Önsözü Dr. Richard Bandler'in hipnoz ve nöro-dilbilimsel programlama hakkındaki kitabını düzenlemem istendiğinde büyük bir onur duydum. Hayat bizi, iyilik uğruna imkansızı mümkün kılan böyle insanlarla pek sık buluşturmuyor.

Yolun formülü hayatın formülüdür

Hayat Bir Oyundur kitabından. Kazanan Kuralları yazar Zyuzginov Alexander

Yolun formülü hayatın formülüdür Hayat, dünyanın en bilinmeyen köşesine, Kendinize yapılan bir yolculuktur. Kimse sınırlarını bilmiyor. Ve eminim ki hiç yoktur. Yol boyunca neleri yanıma alacağımı, nelerden vazgeçeceğimi, neleri fark etmeyeceğimi, neye ağlayacağımı, güleceğimi, pişman olacağımı bilmiyorum. BEN

Thomson'ın formülü Adını 1853 yılında bu terimi türeten İngiliz fizikçi William Thomson'dan almıştır ve bir devredeki doğal elektriksel veya elektromanyetik salınımların periyodunu kapasitans ve endüktans ile birleştirir.

Thomson'ın formülü aşağıdaki gibidir:

T = 2\pi\sqrt(LC)

Ayrıca bakınız

"Thomson Formülü" makalesi hakkında bir inceleme yazın

Notlar

Thomson Formülünü karakterize eden alıntı

- Evet evet biliyorum. Hadi gidelim, gidelim...” dedi Pierre ve eve girdi. Uzun boylu, kel, sabahlıklı, kırmızı burunlu, çıplak ayaklarında galoşlu yaşlı bir adam koridorda duruyordu; Pierre'i görünce öfkeyle bir şeyler mırıldandı ve koridora çıktı.
Gerasim, "Çok zekiydiler ama şimdi gördüğünüz gibi zayıfladılar" dedi. - Ofise gitmek ister misin? – Pierre başını salladı. – Ofis mühürlendi ve hala öyle. Sofya Danilovna sizden gelirse kitapları serbest bırakmanızı emretti.
Pierre, velinimetinin hayatı boyunca büyük bir endişeyle girdiği aynı kasvetli ofise girdi. Joseph Alekseevich'in ölümünden beri tozlu ve el değmemiş olan bu ofis daha da kasvetliydi.
Gerasim panjurlardan birini açtı ve parmaklarının ucunda odadan dışarı çıktı. Pierre ofisi dolaştı, el yazmalarının bulunduğu dolaba gitti ve bir zamanlar tarikatın en önemli türbelerinden birini çıkardı. Bunlar, hayırseverin notları ve açıklamalarıyla birlikte gerçek İskoç eylemleriydi. Tozlu bir masaya oturdu ve el yazmalarını önüne koydu, açtı, kapattı ve sonunda onları kendisinden uzaklaştırıp başını ellerine yaslayarak düşünmeye başladı.
  • Elektromanyetik titreşimler– bunlar bir elektrik devresindeki elektriksel ve manyetik miktarlarda zaman içinde meydana gelen periyodik değişikliklerdir.
  • Özgür bunlara denir dalgalanmalar Kapalı bir sistemde, bu sistemin kararlı bir denge durumundan sapması sonucu ortaya çıkanlar.

Salınımlar sırasında, sistemin enerjisini bir formdan diğerine dönüştürmeye yönelik sürekli bir süreç meydana gelir. Elektrik dalgalanmaları durumunda manyetik alan Değişim yalnızca bu alanın elektrik ve manyetik bileşenleri arasında gerçekleşebilir. Bu sürecin gerçekleşebileceği en basit sistem salınım devresi.

  • İdeal salınım devresi (LC devresi) - endüktif bir bobinden oluşan bir elektrik devresi L ve kapasiteli bir kapasitör C.

Elektrik direncine sahip gerçek bir salınım devresinden farklı olarak Rİdeal bir devrenin elektriksel direnci her zaman sıfırdır. Bu nedenle ideal bir salınım devresi, gerçek devrenin basitleştirilmiş bir modelidir.

Şekil 1 ideal bir salınım devresinin diyagramını göstermektedir.

Devre enerjileri

Salınım devresinin toplam enerjisi

\(W=W_(e) + W_(m), \; \; \; W_(e) =\dfrac(C\cdot u^(2) )(2) = \dfrac(q^(2) ) (2C), \; \; \; W_(m) =\dfrac(L\cdot i^(2))(2),\)

Nerede Biz- belirli bir zamanda salınım devresinin elektrik alanının enerjisi, İLE- kapasitörün elektriksel kapasitesi, sen- belirli bir zamanda kapasitör üzerindeki voltaj değeri, Q- belirli bir andaki kapasitör şarjının değeri, Wm- belirli bir zamanda salınım devresinin manyetik alanının enerjisi, L- bobin endüktansı, Ben- belirli bir zamanda bobindeki akımın değeri.

Salınımlı bir devredeki işlemler

Salınım devresinde meydana gelen süreçleri ele alalım.

Devreyi denge konumundan çıkarmak için kondansatörü plakalarında yük olacak şekilde şarj ediyoruz. Qm(Şekil 2, konum 1 ). \(U_(m)=\dfrac(Q_(m))(C)\) denklemini dikkate alarak kapasitör üzerindeki voltaj değerini buluruz. Şu anda devrede akım yok, yani. Ben = 0.

Kapasitörün elektrik alanının etkisi altında anahtarı kapattıktan sonra devrede bir elektrik akımı oluşacak, akım gücü Ben ki bu zamanla artacaktır. Kondansatör bu anda boşalmaya başlayacaktır, çünkü akım oluşturan elektronlar (akımın yönünün pozitif yüklerin hareket yönü olarak alındığını hatırlatırım) kapasitörün negatif plakasını terk ederek pozitif plakaya gelirler (bkz. Şekil 2, konum). 2 ). Şarj ile birlikte Q gerginlik de azalacak sen\(\left(u = \dfrac(q)(C) \right).\) Bobin boyunca akım gücü arttığında, akımın değişmesini önleyen bir kendi kendine indüksiyon emk'si ortaya çıkacaktır. Sonuç olarak, salınım devresindeki akım gücü anında değil, bobinin endüktansı tarafından belirlenen belirli bir süre boyunca sıfırdan belirli bir maksimum değere yükselecektir.

Kapasitör şarjı Q azalır ve zamanın bir noktasında sıfıra eşit olur ( Q = 0, sen= 0), bobindeki akım belirli bir değere ulaşacaktır Ben(bkz. Şekil 2, konum 3 ).

Kapasitörün elektrik alanı (ve direnci) olmadan akımı oluşturan elektronlar ataletle hareket etmeye devam eder. Bu durumda kapasitörün nötr plakasına gelen elektronlar ona negatif yük verir ve nötr plakadan ayrılan elektronlar ona pozitif yük verir. Kapasitörde bir yük görünmeye başlar Q(ve voltaj sen), ancak zıt işaretli, yani. kapasitör yeniden şarj edilir. Şimdi yeni Elektrik alanı Kapasitör elektronların hareketini engeller, dolayısıyla akım Ben azalmaya başlar (bkz. Şekil 2, konum 4 ). Yine, bu anında gerçekleşmez, çünkü artık kendi kendine indüksiyonlu EMF, akımdaki azalmayı telafi etme eğilimindedir ve onu "destekler". Ve şu anki değer Ben(hamile 3 ) çıkıyor maksimum akım değeri devrede.

Ve yine, kapasitörün elektrik alanının etkisi altında, devrede bir elektrik akımı görünecektir, ancak akımın gücü ters yönde olacaktır. Ben ki bu zamanla artacaktır. Ve bu sırada kapasitör boşalacaktır (bkz. Şekil 2, konum 6 )sıfıra (bkz. Şekil 2, konum 7 ). Ve benzeri.

Kondansatörün şarjı nedeniyle Q(ve voltaj sen) elektrik alan enerjisini belirler Biz\(\left(W_(e)=\dfrac(q^(2))(2C)=\dfrac(C \cdot u^(2))(2) \right),\) ve mevcut güç bobin Ben- manyetik alan enerjisi Wm\(\left(W_(m)=\dfrac(L \cdot i^(2))(2) \right),\) o zaman yük, voltaj ve akımdaki değişikliklerle birlikte enerji de değişecektir.

Tablodaki tanımlar:

\(W_(e\, \max ) =\dfrac(Q_(m)^(2) )(2C) =\dfrac(C\cdot U_(m)^(2) )(2), \; \; \; W_(e\, 2) =\dfrac(q_(2)^(2) )(2C) =\dfrac(C\cdot u_(2)^(2) )(2), \; \; \ ; W_(e\, 4) =\dfrac(q_(4)^(2) )(2C) =\dfrac(C\cdot u_(4)^(2) )(2), \; \; \; W_(e\, 6) =\dfrac(q_(6)^(2) )(2C) =\dfrac(C\cdot u_(6)^(2) )(2),\)

\(W_(m\; \max ) =\dfrac(L\cdot I_(m)^(2) )(2), \; \; \; W_(m2) =\dfrac(L\cdot i_(2) )^(2) )(2), \; \; \; W_(m4) =\dfrac(L\cdot i_(4)^(2) )(2), \; \; \; W_(m6) =\dfrac(L\cdot i_(6)^(2) )(2).\)

İdeal bir salınım devresinin toplam enerjisi zamanla korunur çünkü enerji kaybı yoktur (direnç yoktur). Daha sonra

\(W=W_(e\, \max ) = W_(m\, \max ) = W_(e2) + W_(m2) = W_(e4) +W_(m4) = ...\)

Böylece bir idealde LC- devre mevcut değerlerinde periyodik değişikliklere uğrayacaktır Ben, şarj Q ve voltaj sen ve devrenin toplam enerjisi sabit kalacaktır. Bu durumda devrede sorun olduğunu söylüyorlar serbest elektromanyetik salınımlar.

  • Serbest elektromanyetik salınımlar devrede - bunlar, harici kaynaklardan enerji tüketmeden meydana gelen, kapasitör plakalarındaki yükteki, devredeki akım ve voltajdaki periyodik değişikliklerdir.

Dolayısıyla devrede serbest elektromanyetik salınımların oluşması, kapasitörün yeniden şarj edilmesinden ve bobinde bu yeniden şarjı "sağlayan" kendi kendine endüktif emk'nin oluşmasından kaynaklanmaktadır. Kondansatörün şarjına dikkat edin Q ve bobindeki akım Ben onların başarmak maksimum değerler Qm Ve Ben zamanın çeşitli noktalarında.

Devredeki serbest elektromanyetik salınımlar harmonik yasasına göre meydana gelir:

\(q=Q_(m) \cdot \cos \left(\omega \cdot t+\varphi _(1) \right), \; \; \; u=U_(m) \cdot \cos \left(\ omega \cdot t+\varphi _(1) \right), \; \; \; i=I_(m) \cdot \cos \left(\omega \cdot t+\varphi _(2) \right).\)

Bu süre içerisinde en kısa süre LC- devre, devredeki serbest (doğal) elektromanyetik salınımların periyodu olarak adlandırılan orijinal durumuna (belirli bir plakanın yükünün başlangıç ​​​​değerine) geri döner.

Serbest elektromanyetik salınımların periyodu LC-kontur Thomson formülüyle belirlenir:

\(T=2\pi \cdot \sqrt(L\cdot C), \;\;\; \omega =\dfrac(1)(\sqrt(L\cdot C))).\)

Mekanik benzetme açısından bakıldığında, sürtünmesiz bir yaylı sarkaç ideal bir salınım devresine ve sürtünmeli gerçek bir salınım devresine karşılık gelir. Sürtünme kuvvetlerinin etkisiyle yay sarkacının salınımları zamanla azalır.

*Thomson formülünün türetilmesi

İdealin toplam enerjisi olduğundan LC-kapasitörün elektrostatik alanının ve bobinin manyetik alanının enerjilerinin toplamına eşit olan devre korunur, bu durumda eşitlik herhangi bir zamanda geçerlidir

\(W=\dfrac(Q_(m)^(2) )(2C) =\dfrac(L\cdot I_(m)^(2) )(2) =\dfrac(q^(2) )(2C ) +\dfrac(L\cdot i^(2) )(2) =(\rm const).\)

Salınım denklemini elde ederiz LC-enerjinin korunumu yasasını kullanan devre. Toplam enerji ifadesinin zamana göre farklılaştırılması,

\(W"=0, \;\;\; q"=i, \;\;\; i"=q"",\)

ideal bir devrede serbest salınımları tanımlayan bir denklem elde ederiz:

\(\left(\dfrac(q^(2) )(2C) +\dfrac(L\cdot i^(2) )(2) \right)^((") ) =\dfrac(q)(C ) \cdot q"+L\cdot i\cdot i" = \dfrac(q)(C) \cdot q"+L\cdot q"\cdot q""=0,\)

\(\dfrac(q)(C) +L\cdot q""=0,\; \; \; \; q""+\dfrac(1)(L\cdot C) \cdot q=0.\ )

Şu şekilde yeniden yazın:

\(q""+\omega ^(2) \cdot q=0,\)

bunun döngüsel frekanslı harmonik salınımların denklemi olduğunu not ediyoruz

\(\omega =\dfrac(1)(\sqrt(L\cdot C) ).\)

Buna göre, dikkate alınan salınımların periyodu

\(T=\dfrac(2\pi )(\omega ) =2\pi \cdot \sqrt(L\cdot C).\)

Edebiyat

  1. Zhilko, V.V. Fizik: ders kitabı. 11. sınıf genel eğitim kılavuzu. okul Rusça'dan dil eğitim / V.V. Zhilko, L.G. Markovich. - Minsk: Nar. Asveta, 2009. - s. 39-43.

Thomson formülü:

İdeal bir salınım devresinde (yani enerji kaybının olmadığı bir devrede) elektromanyetik salınımların periyodu, bobinin endüktansına ve kapasitörün kapasitansına bağlıdır ve ilk kez 1853 yılında İngiliz bilim adamı tarafından elde edilen formüle göre bulunur. William Thomson:

Frekans ve periyot ν = 1/T ilişkisiyle ters orantılıdır.

Pratik uygulama için, sönümsüz elektromanyetik salınımların elde edilmesi önemlidir ve bunun için, kayıpları telafi etmek üzere salınım devresini elektrikle yenilemek gerekir.

Sürekli elektromanyetik salınımlar elde etmek için, kendi kendine salınan sistemin bir örneği olan sürekli bir salınım jeneratörü kullanılır.

Aşağıya bakın “Zorlanmış elektriksel salınımlar”

DEVREDE SERBEST ELEKTROMANYETİK SALINIMLAR

SALINAN BİR DEVREDE ENERJİNİN DÖNÜŞÜMÜ

Yukarıya bakın “Salınım devresi”

DEVREDEKİ SALINIMLARIN DOĞAL FREKANSI

Yukarıya bakın “Salınım devresi”

ZORLANMIŞ ELEKTRİKSEL SALINIMLAR

ŞEMA ÖRNEKLERİ EKLE

Endüktans L ve kapasitans C içeren bir devrede, bir kapasitör bir şekilde şarj edilirse (örneğin, bir güç kaynağına kısa bir süre bağlanarak), o zaman içinde periyodik sönümlü salınımlar görünecektir:

u = Umax sin(ω0t + φ) e-αt

ω0 = (Devre salınımlarının doğal frekansı)

Sönümsüz salınımları sağlamak için jeneratör, devreyi güç kaynağına (bir anahtar veya amplifikatör) hızlı bir şekilde bağlayabilen bir eleman içermelidir.

Bu anahtarın veya amplifikatörün yalnızca doğru anda açılabilmesi için devreden amplifikatörün kontrol girişine geri bildirim yapılması gerekir.

LC tipi sinüzoidal voltaj jeneratörünün üç ana bileşeni olmalıdır:

Rezonans devresi

Amplifikatör veya anahtar (vakum tüpü, transistör veya başka bir eleman üzerinde)

Geri bildirim

Böyle bir jeneratörün çalışmasını düşünelim.

C kondansatörü şarj edilirse ve devredeki akım saat yönünün tersine akacak şekilde L endüktansı aracılığıyla yeniden şarj edilirse, devre ile endüktif kuplajı olan sargıda bir e meydana gelir. d.s., transistör T'yi bloke ediyor. Devrenin güç kaynağıyla bağlantısı kesildi.

Bir sonraki yarım çevrimde kapasitör yeniden şarj edildiğinde kuplaj sargısında bir emk indüklenir. farklı bir işaret ve transistör hafifçe açılır, güç kaynağından gelen akım devreye geçerek kapasitörü yeniden şarj eder.

Devreye giren enerji miktarı içindeki kayıplardan daha azsa, amplifikatör yokluğundan daha yavaş da olsa süreç azalmaya başlayacaktır.

Aynı enerji takviyesi ve tüketimi ile salınımlar sönümlenmez ve devrenin yeniden şarj edilmesi içindeki kayıpları aşarsa salınımlar farklılaşır.

Salınımların sönümsüz bir doğasını oluşturmak için genellikle aşağıdaki yöntem kullanılır: devredeki küçük salınım genliklerinde, enerjinin yenilenmesi tüketimini aşacak şekilde transistörün bir kollektör akımı sağlanır. Bunun sonucunda salınım genlikleri artar ve kollektör akımı doyma akımı değerine ulaşır. Baz akımının daha da artması kolektör akımında bir artışa yol açmaz ve dolayısıyla salınım genliğindeki artış durur.

ALTERNATİF ELEKTRİK AKIMI

ALTERNATİF AKIM JENERATÖRÜ (sınıf 11, sayfa 131)

Bir alanda dönen bir çerçevenin EMF'si

Alternatör.

Sabit bir manyetik alanda hareket eden bir iletkende bir elektrik alanı oluşturulur ve indüklenen bir emk meydana gelir.

Jeneratörün ana elemanı, harici bir mekanik motor tarafından manyetik alanda dönen bir çerçevedir.

B indüksiyonlu bir manyetik alanda ω açısal frekansıyla dönen a x b boyutunda bir çerçevede indüklenen emk'yi bulalım.

Başlangıç ​​konumunda manyetik indüksiyon vektörü B ile çerçeve alanı vektörü S arasındaki açının sıfıra eşit olmasına izin verin. Bu konumda herhangi bir yük ayrımı meydana gelmez.

Çerçevenin sağ yarısında hız vektörü indüksiyon vektörüyle eş yönlüdür, sol yarısında ise onun tersidir. Bu nedenle çerçevedeki yüklere etki eden Lorentz kuvveti sıfırdır.

Çerçeve 90° açıyla döndürüldüğünde Lorentz kuvvetinin etkisi altında çerçevenin yanlarında yük ayrımı meydana gelir. Aynı indüklenen emk çerçeve tarafları 1 ve 3'te de meydana gelir:

εi1 = εi3 = υBb

Yüklerin 2. ve 4. taraflardaki ayrımı önemsizdir ve bu nedenle bunlarda ortaya çıkan indüklenen emk ihmal edilebilir.

υ = ω a/2 gerçeği dikkate alındığında çerçevede indüklenen toplam emk:

εi = 2 εi1 = ωBΔS

Çerçevede indüklenen emk, Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasasından bulunabilir. Dönen çerçevenin alanı boyunca manyetik akı, manyetik indüksiyon çizgileri ile alan vektörü arasındaki φ = wt dönme açısına bağlı olarak zamanla değişir.

Bobin n frekansıyla döndüğünde, j açısı j = 2πnt yasasına göre değişir ve akış ifadesi şu şekli alır:

Φ = BDS cos(wt) = BDS cos(2πnt)

Faraday yasasına göre, manyetik akıdaki değişiklikler, eksi akı değişim hızına eşit bir indüklenmiş emk yaratır:

εi = - dΦ/dt = -Φ’ = BSω sin(ωt) = εmax sin(wt) .

burada εmax = wBDS - çerçevede indüklenen maksimum EMF

Sonuç olarak, indüklenen emk'deki değişiklik harmonik yasasına göre gerçekleşecektir.

Kayma halkaları ve üzerlerinde kayan fırçalar kullanılarak bobinin uçları bir elektrik devresine bağlanırsa, o zaman harmonik yasaya göre zamanla değişen endüktif emk'nin etkisi altında, akım gücünün zorlanmış elektriksel salınımları ortaya çıkacaktır. elektrik devresinde - alternatif akım.

Uygulamada, sinüzoidal bir EMF, bir bobini manyetik alanda döndürerek değil, çelik çekirdeklere sarılmış stator - sabit sargıların içindeki bir mıknatısı veya elektromıknatısı (rotor) döndürerek uyarılır.

Sayfaya git:

Şekil'i karşılaştırırsak. 50'li yılların resmi. Bir cismin yaylar üzerindeki salınımlarını gösteren Şekil 17'ye bakıldığında, sürecin tüm aşamalarında büyük bir benzerlik kurmak zor değildir. Elektriksel titreşimlerin tanımının anında mekanik titreşimlerin tanımına çevrilebileceği veya bunun tersinin de mümkün olduğu bir tür “sözlük” derlemek mümkündür. Burası sözlük.

Bu “sözlük” ile önceki paragrafı tekrar okumayı deneyin. İlk anda, kapasitör şarj edilir (gövde saptırılır), yani sisteme bir elektrik (potansiyel) enerji kaynağı verilir. Akım akmaya başlar (vücut hız kazanır), periyodun dörtte birinden sonra akım ve manyetik enerji en yüksek seviyeye ulaşır ve kapasitör boşalır, üzerindeki yük sıfırdır (vücudun hızı ve kinetik enerjisi en büyüğüdür ve vücut denge konumundan geçer), vb.

Kapasitörün ilk şarjının ve dolayısıyla üzerindeki voltajın pilin elektromotor kuvveti tarafından oluşturulduğunu unutmayın. Öte yandan, cismin ilk sapması dışarıdan uygulanan bir kuvvet tarafından yaratılır. Böylece, mekanik bir salınım sistemine etki eden kuvvet, bir elektriksel salınım sistemine etki eden elektromotor kuvvete benzer bir rol oynar. Dolayısıyla “sözlüğümüze” başka bir “çeviri” eklenebilir:

7) kuvvet, 7) elektromotor kuvvet.

Her iki sürecin kalıplarının benzerliği daha da ileri gidiyor. Mekanik titreşimler sürtünme nedeniyle sönümlenir: Her titreşimde enerjinin bir kısmı sürtünme nedeniyle ısıya dönüştürülür, böylece genlik giderek küçülür. Aynı şekilde, kapasitörün her yeniden şarj edilmesinde, mevcut enerjinin bir kısmı, bobin telindeki direncin varlığı nedeniyle açığa çıkan ısıya dönüştürülür. Bu nedenle devredeki elektriksel salınımlar da sönümlenir. Direnç, elektriksel titreşimler için sürtünmenin mekanik titreşimler için oynadığı rolün aynısını oynar.

1853'te İngiliz fizikçi William Thomson (Lord Kelvin, 1824-1907), bir kapasitör ve bir indüktörden oluşan bir devredeki doğal elektriksel salınımların harmonik olduğunu ve periyodlarının aşağıdaki formülle ifade edildiğini teorik olarak gösterdi.

( - Henry cinsinden, - Farad cinsinden, - saniye cinsinden). Bu basit ve çok önemli formüle Thomson formülü denir. Kapasitans ve endüktanslı salınım devrelerine genellikle Thomsonian denir, çünkü Thomson bu tür devrelerde elektriksel salınım teorisini veren ilk kişidir. Son zamanlarda, "-devre" terimi (ve benzer şekilde "-devre", "-devre" vb.) giderek daha fazla kullanılmaktadır.

Thomson formülünü elastik bir sarkacın harmonik salınımlarının periyodunu belirleyen formülle (§ 9) karşılaştırdığımızda, vücudun kütlesinin endüktansla aynı rolü oynadığını ve yay sertliğinin kapasitansın tersiyle aynı rolü oynadığını görüyoruz. (). Buna göre “sözlüğümüzde” ikinci satır şu şekilde yazılabilir:

2) yay sertliği 2) kapasitörün kapasitansının tersi.

Farklı ve'yi seçerek istediğiniz elektriksel salınım periyodunu elde edebilirsiniz. Doğal olarak, elektriksel salınımların periyoduna bağlı olarak kullanılması gerekir. Farklı yollar gözlemleri ve kayıtları (osilografi). Örneğin ve alırsak, o zaman dönem şu şekilde olacaktır:

yani salınımlar yaklaşık olarak frekansta meydana gelecektir. Bu, frekansı ses aralığında yer alan elektriksel titreşimlerin bir örneğidir. Bu tür titreşimler telefon kullanılarak duyulabilir ve döngü osiloskopuna kaydedilebilir. Elektronik bir osiloskop, hem bu tür hem de daha yüksek frekanslı salınımları taramanıza olanak tanır. Radyo mühendisliği, milyonlarca hertz frekansına sahip son derece hızlı salınımlar kullanır. Elektronik bir osiloskop, onların şeklini gözlemlememize olanak sağladığı gibi isli bir plaka üzerindeki sarkacın izini kullanarak sarkacın salınımlarının şeklini de görebiliriz (§ 3). Bir salınım devresinin tek bir uyarımı ile serbest elektriksel salınımların osilografisi genellikle kullanılmaz. Gerçek şu ki, devredeki denge durumu sadece birkaç periyotta veya en iyi ihtimalle birkaç onlarca periyotta (devrenin endüktansı, kapasitansı ve direnci arasındaki ilişkiye bağlı olarak) kurulur. Diyelim ki sönümleme işlemi pratik olarak 20 periyotta biterse, o zaman yukarıdaki 1 periyotlu devre örneğinde, serbest salınımların tüm patlaması yalnızca sürecek ve osilogramı basit görsel gözlemle takip etmek çok zor olacaktır. Salınımların uyarılmasından neredeyse tamamen yok olmasına kadar tüm süreç periyodik olarak tekrarlanırsa sorun kolayca çözülür. Elektron osiloskopunun tarama voltajını aynı zamanda salınımların uyarılma süreci ile periyodik ve senkronize hale getirerek, elektron ışınını ekranın aynı yerine tekrar tekrar aynı osilogramı "çizmeye" zorlayacağız. Yeterince sık tekrarlandığında, ekranda görülen resim genel olarak kesintisiz görünecek, yani Şekil 2'de fikri verilen hareketsiz ve değişmeyen bir eğri göreceğiz. 49, b.

Şekil 2'de gösterilen anahtar devresinde. Şekil 49a'da, işlemin tekrar tekrar tekrarlanması, basitçe anahtarın bir konumdan diğerine periyodik olarak hareket ettirilmesiyle elde edilebilir.

Radyo mühendisliği bunun için vakum tüplü devreleri kullanan çok daha gelişmiş ve daha hızlı elektriksel anahtarlama yöntemlerine sahiptir. Ancak vakum tüplerinin icadından önce bile, bir devredeki sönümlü salınımların uyarılmasını, kıvılcım yükünün kullanımına dayanan, periyodik olarak tekrarlayan ustaca bir yöntem icat edildi. Bu yöntemin basitliği ve anlaşılırlığı nedeniyle üzerinde biraz ayrıntılı olarak duracağız.

Pirinç. 51. Devredeki salınımların kıvılcım uyarma şeması

Salınım devresi, uçları yükseltici transformatörün 2 sekonder sargısına bağlanan küçük bir boşlukla (kıvılcım aralığı 1) kesilir (Şekil 51). Transformatörden gelen akım, kıvılcım aralığındaki voltaj arıza voltajına eşit olana kadar kapasitör 3'ü şarj eder (bkz. Cilt II, §93). Bu anda, kıvılcım kanalındaki yüksek iyonize gaz sütunu neredeyse metal kadar akımı ilettiğinden, devreyi kapatan kıvılcım aralığında bir kıvılcım boşalması meydana gelir. Böyle bir kapalı devrede yukarıda anlatıldığı gibi elektriksel salınımlar meydana gelecektir. Kıvılcım aralığı akımı iyi iletirken, transformatörün sekonder sargısı kıvılcım tarafından pratik olarak kısa devre yaptırılır, böylece transformatörün tüm voltajı, direnci kıvılcımın direncinden çok daha büyük olan sekonder sargısına düşer. . Sonuç olarak, iyi iletken bir kıvılcım aralığı ile transformatör devreye neredeyse hiç enerji iletmez. Devrenin direnci olması nedeniyle, salınım enerjisinin bir kısmı Joule ısısına ve kıvılcımdaki işlemlere harcanır, salınımlar söner ve kısa bir süre sonra akım ve voltajın genlikleri o kadar düşer ki kıvılcım söner. Daha sonra elektriksel salınımlar durur. Bu andan itibaren transformatör, arıza tekrar oluşana kadar kondansatörü tekrar şarj eder ve tüm süreç tekrarlanır (Şekil 52). Böylece, bir kıvılcımın oluşması ve sönmesi, salınım sürecinin tekrarlanmasını sağlayan otomatik bir anahtar rolü oynar.

Pirinç. 52. Eğri a) nasıl olduğunu gösterir yüksek voltaj transformatörün açık sekonder sargısında. Bu voltajın arıza voltajına ulaştığı anlarda, kıvılcım aralığında bir kıvılcım atlar, devre kapanır, sönümlü salınımların flaşı elde edilir - eğriler b)