circuito oscilante – este é … O princípio de funcionamento

circuito oscilante – um dispositivo para a geração de (criando) de oscilações electromagnéticas. Desde a sua criação até os dias atuais ele é usado em muitas áreas científicas e tecnológicas que vão desde a vida diária para grandes fábricas que produzem produtos muito diferentes.

De que ele consiste?

O circuito de oscilação inclui uma bobina e um condensador. Além disso, há também pode estar presente resistência (elemento de resistência variável). Um indutor (ou solenóide, como por vezes é chamado) é uma haste sobre a qual os enrolamentos são enrolados em várias camadas, que geralmente é um fio de cobre. É este elemento cria oscilações no circuito oscilatório. Um bar, localizado no meio, muitas vezes chamado de estrangulamento, ou núcleo, ea bobina às vezes é chamado de um solenóide.

bobina circuito oscilante cria oscilações somente se carga armazenada. Quando passa uma corrente através dele, que acumula uma carga que, em seguida, dá para o circuito quando a voltagem cai.

arames de bobina têm, geralmente, uma resistência muito baixa, o que continua a ser sempre constante. O circuito de circuito de oscilação muitas vezes ocorre mudança na voltagem e amperagem. Esta mudança está sujeita a certas leis matemáticas:

• L = L ₀ * cos (w * (tt _0), onde
  U – tensão no tempo t,
  U ₀ – Tensão no tempo t _0,
  oscilações eletromagnéticas de frequência – w.

Um outro componente essencial do circuito é um condensador eléctrico. Este elemento consiste de duas placas, que são separados por um dieléctrico. A espessura da camada entre os eléctrodos é menos do que o seu tamanho. Este projeto permite a acumular carga elétrica sobre isolante, que você pode então enviar para o circuito.

Ao contrário da bateria condensador é que não há nenhuma conversão de substâncias pela corrente eléctrica, e há uma acumulação directa da carga num campo eléctrico. Assim, através do capacitor pode ser grande o suficiente para acumular a carga, que pode ser dada de uma só vez. Neste caso, a corrente no circuito é muito maior.

Além disso, o circuito de oscilação é formado por mais um elemento: um resistor. Este elemento tem uma resistência e para controlar a corrente e a tensão no circuito. Se em uma tensão constante para aumentar a resistência do resistor, a corrente irá diminuir pela lei de Ohm:

• I = L / R, onde
  I – atual,
  U – tensão,
  R – resistência.

indutor

Vamos dar uma olhada em todos os detalhes do indutor eo melhor vai entender a sua função no circuito ressonante. Como já se disse, a resistência deste elemento tende para zero. Assim, quando ligado a um circuito DC iria ocorrer curto-circuitos. No entanto, se a bobina ligada ao circuito de AC, ele funciona corretamente. Isto leva à conclusão de que o elemento tem uma resistência à corrente alternada.

Mas por que isso está acontecendo e como resistência ocorre quando uma corrente alternada? Para responder a esta pergunta, precisamos voltar para o fenômeno da auto-indução. Com a passagem da corrente da bobina em que há uma força eletromotriz (EMF), que cria um obstáculo para a mudança atual. A magnitude desta força depende de dois factores: a corrente da bobina e a derivada em relação ao tempo. Matematicamente, esta dependência é expressa pela equação:

• E = -L * I '(t), onde
  E – EMF,
  L – valor da indutância da bobina (para cada bobina é diferente e depende do número de enrolamentos das bobinas e a sua espessura)
  I '(t) – derivada temporal do (taxa de mudança atual) atual.

Poder DC ao longo do tempo não é alterado, pelo que a sua resistência quando expostos a surgir.

Mas pelo AC todos os seus parâmetros estão mudando constantemente em uma lei sinusoidal ou cosseno, causando força eletromotriz, que impede que essas mudanças. Tal resistência é chamado de indução e calculada pela fórmula:

• X _G = w * _L, onde
  circuito de oscilação de frequência, – w
  L – indutância da bobina.

A intensidade de corrente no solenóide linear aumenta e diminui de acordo com as leis diferentes. Isto significa que, se você parar o fluxo de corrente na bobina, ele vai continuar por algum tempo para dar a carga no circuito. E se isso interromper drasticamente o fornecimento de corrente, o pontapé irá ocorrer devido ao fato de que a carga vai tentar sair e ser distribuído bobina. Isto é – um problema sério na produção industrial. pode ser observado o efeito (embora não exclusivamente relacionado com o circuito de oscilação), por exemplo, ao remover a ficha da tomada. Neste caso salta a faísca que em uma escala tal não pode prejudicar uma pessoa. É devido ao fato de que o campo magnético não desaparece imediatamente, mas gradualmente dissipado, induzindo correntes em outros condutores. Em uma escala industrial a força atual é muitas vezes maior do que os nossos habituais 220 volts, de modo que a interrupção na cadeia de produção pode causar faíscas tal força que vai causar uma série de danos tanto para a planta eo homem.

Coil – é o fundamento de que a partir do qual o circuito de oscilação é. Indutor solenóides incluídos sequencialmente adicionados. Em seguida, vamos dar uma olhada em todos os detalhes da estrutura desse elemento.

Qual é a indutância?

bobina de indutância do circuito oscilante – é um parâmetro individual que é numericamente igual à força electromotriz (em volts), que ocorre em um circuito quando a variação de corrente de 1 A durante 1 segundo. Se o solenóide está ligado a um circuito de corrente contínua, a sua indutância descreve a energia de um campo magnético, que é criado por esta corrente pela fórmula:

• W = (L * I ²⁾ / 2, onde
  W – a energia do campo magnético.

coeficiente de indutância depende de vários factores: a geometria do solenóide, as características magnéticas do núcleo e do número de espiras de fio. Outra característica deste indicador é que ele é sempre positiva, porque as variáveis de que depende, não pode ser negativo.

A indutância também pode ser definida como uma propriedade de um condutor com uma armazenar energia atual em um campo magnético. Ele é medido em Henry (em homenagem ao cientista americano Dzhozefa Genri).

Além disso, o circuito de oscilação solenóide consiste de um condensador, o qual será discutido mais adiante.

capacitor elétrico

Capacitância é determinada pelo circuito oscilador de capacitância eléctrica condensador. Sua aparência foi escrito acima. Agora Vamos examinar a física dos processos que ocorrem nele.

Uma vez que as placas do condensador são feitos de um condutor, então ele pode fluir a corrente eléctrica. No entanto, entre as duas placas é obstáculo. O isolador (que pode ser ar, madeira ou outro material com alta resistência Devido ao facto de que a carga não podem mover-se de uma extremidade do fio para o outro, existe uma acumulação para as placas do condensador aumenta, assim, a força magnética e eléctrica. campos em torno dela. Assim, no termo da carga prossegue toda a electricidade acumulada nas placas, começa a ser transmitida para o circuito.

Cada condensador tem uma tensão nominal, óptima para o seu funcionamento. Se tiver tempo para explorar o elemento a uma tensão mais elevada do que o valor nominal, o tempo de vida é muito reduzida. O capacitor do circuito de oscilação é constantemente afetada por correntes e, portanto, quando selecionado deve ter muito cuidado.

Além de condensadores convencionais, que foram discutidos, há também eléctricos condensadores de dupla camada. Este é um elemento mais complexo que pode ser descrito como um cruzamento entre uma bateria e um condensador. Tipicamente, o dieltrico nas eléctricos condensadores de dupla camada são substâncias orgânicas, entre os quais é um electrólito. Em conjunto, criam uma eléctrico de dupla camada, o que permite acumular-se no seu cartão, por vezes mais energia do que um condensador convencional.

Qual é a capacidade de um capacitor?

Capacitância do condensador é a relação entre a carga dos condensadores a uma voltagem no qual ele está situado. Calcular este valor pode ser muito simples com a ajuda de uma fórmula matemática:

• C = (E ₀ * S) / d, onde
  e ₀ – constante dieléctrica do material dieléctrico (valor tabular)
  S – área das placas do condensador,
  d – a distância entre as placas.

A dependência da capacidade do condensador sobre a distância entre os eléctrodos é explicado pelo fenómeno de indução electrostática é menor do que a distância entre as placas, a mais que afectam um ao outro (coulomb), maiores os eléctrodos de carga e menos stress. E quando o valor da tensão dos aumentos de capacidade, uma vez que também podem ser descritos pela seguinte fórmula:

• C = q / L, onde
  q – a carga em coulombs.

É para falar sobre as unidades de medida desta quantidade. Capacitância é medida em farads. 1 farad – valor suficientemente grande, então condensadores (não existentes supercapacitores) ter uma capacitância medida em picofarads (um farad trillionth).

resistência

A corrente no circuito ressonante, também depende da resistência do circuito. E, além disso os dois elementos descritos, que constituem um circuito oscilante (bobina, condensador), há um terceiro – um resistor. Ele é responsável pela criação de arrasto. Resistor difere dos outros elementos em que ele tem uma alta resistência, que pode ser variado em alguns modelos. No circuito de ressonância que desempenha a função do campo magnético de controlo de potência. É possível conectar vários resistores em série ou em paralelo, aumentando assim a resistência do circuito.

A resistência deste elemento também depende da temperatura, de modo que deve ser tomado cuidado para o seu trabalho no circuito, uma vez que é aquecida durante a passagem da corrente.

A resistência é medida em ohms, e o seu valor pode ser calculado usando a fórmula:

• R = (p * l) / S, onde
  p – resistor de resistividade de material (medido em (ohm * ^mm2) / m);
  L – comprimento dos resistores (em metros);
  S – área de secção (em milímetros quadrados).

Como amarrar um parâmetro de um loop?

Agora temos que chegar perto da física do funcionamento do circuito de oscilação. Ao longo do tempo a carga sobre as placas do condensador muda de acordo com a equação diferencial de segunda ordem.

Se você resolver esta equação, isso implica algumas fórmulas interessantes que descrevem os processos que ocorrem no circuito. Por exemplo, a frequência cíclica pode ser expressa em termos de capacidade e de indutância.

No entanto, a fórmula mais simples que permite calcular as muitas incógnitas – equação de Thomson (nomeado após o físico britânico William Thomson, que ela trouxe em 1853):

• T = 2 * f * (G * C) ^1/2.
  T – entre as oscilações eletromagnéticas,
  L e C – em conformidade, a indutância da bobina de circuito oscilante e um elemento de circuito de capacitância,
  n – o número do pi.

fator de qualidade

Há uma outra quantidade importante caracterizar o contorno do trabalho – o fator de qualidade. A fim de compreender o que é, você deve referir-se a este processo como uma ressonância. Esse fenômeno, no qual a amplitude torna-se a potência máxima a um valor constante, que é um apoio swing. Ressonância pode ser explicada por um exemplo simples: se você começar a empurrar o balanço ao ritmo da sua frequência, eles vão acelerar, e sua "amplitude" vai aumentar. Mas se você não empurrar a batida, eles vão abrandar. Na ressonância, muitas vezes se dissipa muita energia. A fim de ser capaz de calcular o valor de perda, nós inventamos um parâmetro tais como o fator de qualidade. É um coeficiente igual à razão entre a energia, localizada no sistema, a perdas que ocorrem durante um ciclo no circuito.

factor de qualidade é calculado o circuito de acordo com a fórmula:

• Q = (W ₀ * W) / P, onde
  w ₀ – frequência angular de ressonância de oscilações;
  W – a energia armazenada no sistema de vibração;
  P – dissipação de potência.

Este parâmetro – adimensional desde realmente mostra a relação de energia: Armazenado para gasto.

Qual é o circuito oscilante ideal

Para uma melhor compreensão dos processos no sistema de física veio com o chamado circuito oscilante ideal. Este é um modelo matemático que representa o circuito como um sistema com resistência zero. Nele existem oscilações harmónicas não amortecidas. Este modelo permite a obtenção de um parâmetros aproximados circuito fórmula de cálculo. Um desses parâmetros – o total de energia:

• W = (L * I ²⁾ / 2.

Tal simplificação acelerar grandemente cálculos e permitem avaliar as características do circuito com características pré-definidas.

Como isso funciona?

Todos ciclo operacional circuito oscilante pode ser dividido em duas partes. Agora vamos ver exatamente os processos que ocorrem em todas as partes.

• O primeiro condensador de placa de fase, carregado positivamente, começa a descarregar, tornando a corrente no circuito. Neste ponto, a corrente vai de um positivo para uma carga negativa, ao passar através da bobina. Por conseguinte, as vibrações electromagnéticas ocorrer no circuito. passagem de corrente através da bobina, move-se para uma segunda placa e carrega-o positivamente (ao passo que o primeiro eléctrodo, qual a corrente é orientado, carregados negativamente).
• A segunda fase terá lugar processo directamente oposto. A corrente passa a partir da placa positiva (que no início era negativo) para negativo, passando de novo através da bobina. E todos os encargos cair no lugar.

O ciclo é repetido enquanto o condensador é carregado. Em um circuito ressonante ideal este processo é infinito, e a perda de potência real é inevitável devido a vários factores: o aquecimento que ocorre devido à existência da resistência no circuito (calor Joule), e semelhantes.

projeto de circuito modalidades

Além de circuitos simples "a bobina-capacitor" e "coil-resistor-capacitor", existem outras opções, usando como um circuito de base oscilação. Isto, por exemplo, um circuito paralelo que é caracterizada em que existe um elemento de circuito (porque, tal como existe por si só, seria um circuito em série e do qual foi discutida no artigo).

Também existem outros tipos de construção, incluindo os vários componentes eléctricos. Por exemplo, é possível ligar ao transistor de rede que vai abrir e fechar o circuito com uma frequência igual à frequência de oscilação do circuito. Assim, o sistema irá instalar oscilações não amortecidas.

Quando o circuito de oscilação é utilizado?

O mais familiar para nós o uso de componentes do circuito – é eletroímãs. Eles, por sua vez, são usados em sistemas de intercomunicação, motores, sensores, e muitas outras áreas menos convencionais. Outra aplicação – oscilador. Na verdade, é o uso do circuito é muito familiar para nós: nesta forma, ele é usado no microondas para criar ondas na comunicação móvel e sem fio para transmitir informações a uma distância. Tudo isso é devido ao fato de que as oscilações das ondas eletromagnéticas podem ser codificados de tal forma que será possível transmitir informações a longas distâncias.

Indutor si só pode ser usado como um elemento para o transformador, duas bobinas com diferente número de enrolamentos pode passar através do campo electromagnético a sua carga. Mas, como solenóides características diferem, e figuras atuais nos dois circuitos, que são conectados aos dois indutância irá variar. Assim, pode-se converter a tensão de corrente, por exemplo de 220 volts em corrente com uma tensão de 12 volts.

conclusão

Nós detalhou o princípio do circuito oscilante e cada parte separadamente. Aprendemos que o circuito oscilante – um dispositivo projetado para gerar ondas eletromagnéticas. No entanto, este é apenas o básico da mecânica complexos destes, aparentemente elementos simples. Saiba mais sobre os meandros do circuito e seus componentes podem ser de literatura especializada.