Ինչպես է տեղի ունենում տատանողական պրոցեսը շղթայում: Լարման ռեզոնանսը տատանողական շղթայում

Ռադիոտեխնիկայում լայնորեն կիրառվում են էլեկտրական սխեմաներ, որոնք բաղկացած են ինդուկտորից և կոնդենսատորից։ Ռադիոտեխնիկայում նման սխեմաները կոչվում են տատանողական սխեմաներ: Փոփոխական հոսանքի աղբյուրը կարող է միացված լինել տատանվող շղթային երկու եղանակով՝ շարքով (Նկար 1ա) և զուգահեռ (Նկար 1բ):

Նկար 1. Տատանողական շղթայի սխեմատիկ նշանակում:ա) շարքի տատանողական միացում; բ) զուգահեռ տատանողական միացում.

Դիտարկենք տատանողական շղթայի վարքագիծը փոփոխական հոսանքի շղթայում ժամը շղթայի և ընթացիկ աղբյուրի սերիական միացում(Նկար 1ա):

Մենք գիտենք, որ նման շղթան ապահովում է փոփոխական հոսանք ռեակտիվությամբ, որը հավասար է.

Որտեղ Ռ L-ն ինդուկտորի ակտիվ դիմադրությունն է ohms-ով;

ωL, ինդուկտորի ինդուկտիվ ռեակտիվությունն է ohms-ով;

1/ωC- կոնդենսատորի հզորությունը ohms-ով:

Կծիկի դիմադրություն Ռ L գործնականում շատ քիչ է փոխվում հաճախականության փոփոխության հետ (եթե անտեսենք մակերեսային էֆեկտը): Ինդուկտիվ և կոնդենսիվ ռեակտիվությունը շատ կախված է հաճախականությունից, մասնավորապես՝ ինդուկտիվ ռեակտիվությունից ωLաճում է ուղիղ համեմատական ​​հոսանքի հաճախականությանը և հզորությանը 1/ωCնվազում է ընթացիկ հաճախականության աճով, այսինքն՝ այն հակադարձ համեմատական ​​է ընթացիկ հաճախականությանը:

Անմիջապես հետևում է, որ մի շարք տատանվող շղթայի ռեակտիվությունը նույնպես կախված է հաճախականությունից, և տատանողական շղթան անհավասար դիմադրություն կապահովի տարբեր հաճախականությունների հոսանքների նկատմամբ։

Եթե ​​մենք չափենք տատանվող շղթայի ռեակտիվությունը տարբեր հաճախականություններում, ապա կտեսնենք, որ ցածր հաճախականության շրջանում սերիական շղթայի դիմադրությունը շատ բարձր է. քանի որ հաճախականությունը մեծանում է, այն նվազում է մինչև որոշակի սահման, իսկ հետո նորից սկսում է աճել:

Սա բացատրվում է նրանով, որ ցածր հաճախականությունների շրջանում հոսանքը կոնդենսատորից բարձր դիմադրություն է զգում, բայց հաճախականության աճի հետ սկսում է գործել ինդուկտիվ ռեակտիվությունը՝ փոխհատուցելով կոնդենսատիվ ռեակտիվության ազդեցությունը։

Որոշակի հաճախականության դեպքում ինդուկտիվ ռեակտիվը հավասար է կոնդենսիվ ռեակտիվին, այսինքն.

Նրանք կչեղարկեն միմյանց, և շղթայի ընդհանուր ռեակտիվությունը կդառնա զրո.

Այս դեպքում շարքի տատանողական շղթայի ռեակտիվությունը հավասար կլինի միայն նրա ակտիվ դիմադրությանը, քանի որ

Հաճախականության հետագա աճի դեպքում հոսանքն ավելի ու ավելի մեծ դիմադրություն կզգա կծիկի ինդուկտիվությունից, մինչդեռ հզորության փոխհատուցող ազդեցությունը նվազում է: Հետևաբար, շղթայի ռեակտիվությունը նորից կսկսի աճել:

Նկար 2ա-ում ներկայացված է մի կոր, որը ցույց է տալիս տատանողական շղթայի ռեակտիվության փոփոխությունը, երբ ընթացիկ հաճախականությունը փոխվում է:

Նկար 2. Լարման ռեզոնանս.ա) դիմադրության փոփոխության կախվածությունը հաճախականությունից. բ) ռեակտիվության կախվածությունը շղթայի ակտիվ դիմադրությունից. գ) ռեզոնանսային կորեր.

Ընթացիկ հաճախականությունը, որի դեպքում տատանվող շղթայի դիմադրությունը նվազագույն է, կոչվում է ռեզոնանսային հաճախականությունկամ ռեզոնանսային հաճախականությունտատանողական միացում.

Ռեզոնանսային հաճախականության դեպքում հավասարությունը պահպանվում է.

որոնց միջոցով հեշտ է որոշել ռեզոնանսային հաճախականությունը.

(1)

Այս բանաձևերի միավորներն են հերցը, հենրին և ֆարադը:

Բանաձևից (1) պարզ է դառնում, որ որքան փոքր է տատանողական շղթայի հզորությունը և ինքնաինդուկտիվությունը, այնքան մեծ կլինի նրա ռեզոնանսային հաճախականությունը:

Ակտիվ դիմադրության արժեքը Ռ Լչի ազդում ռեզոնանսային հաճախականության վրա, բայց փոփոխության բնույթը կախված է դրանից Զ. Նկար 2b-ում ներկայացված են տատանողական շղթայի ռեակտիվության փոփոխության մի շարք գրաֆիկներ նույն արժեքներով ԼԵվ ՀԵՏ, բայց տարբեր Ռ Լ. Այս թվից երևում է, որ որքան մեծ է շարքի տատանողական շղթայի ակտիվ դիմադրությունը, այնքան ավելի համր է դառնում ռեակտիվության փոփոխության կորը։

Այժմ տեսնենք, թե ինչպես կփոխվի հոսանքի ուժը տատանողական շղթայում, եթե փոխենք հոսանքի հաճախականությունը։ Այս դեպքում մենք կենթադրենք, որ փոփոխական հոսանքի աղբյուրի կողմից մշակված լարումը մշտապես մնում է նույնը:

Քանի որ ընթացիկ աղբյուրը սերիական միացված է ԼԵվ ՀԵՏմիացում, ապա կծիկի և կոնդենսատորի միջով հոսող հոսանքի ուժն ավելի մեծ կլինի, այնքան ցածր կլինի տատանողական շղթայի ռեակտիվությունը որպես ամբողջություն, քանի որ

Անմիջապես հետևում է, որ ռեզոնանսի ժամանակ տատանողական շղթայում ընթացիկ ուժը կլինի ամենամեծը: Հոսանքի մեծությունը ռեզոնանսում կախված կլինի AC աղբյուրի լարումից և շղթայի ակտիվ դիմադրությունից.

Նկար 2d-ը ցույց է տալիս հոսանքի ուժի փոփոխության մի շարք գրաֆիկներ մի շարք տատանվող շղթայում հոսանքի հաճախականությունը փոխելու ժամանակ, այսպես կոչված. ռեզոնանսային կորեր. Այս թվից երևում է, որ որքան մեծ է շղթայի ակտիվ դիմադրությունը, այնքան ավելի համր է ռեզոնանսային կորը:

Ռեզոնանսում ընթացիկ ուժը կարող է հսկայական արժեքների հասնել համեմատաբար փոքր արտաքինով EMF. Հետևաբար, շղթայի ինդուկտիվ և կոնդենսիվ դիմադրությունների վրա լարման անկումը, այսինքն՝ կծիկի և կոնդենսատորի միջով, կարող է հասնել շատ մեծ արժեքների և զգալիորեն գերազանցել արտաքին լարման մեծությունը:

Վերջին հայտարարությունը կարող է առաջին հայացքից փոքր-ինչ տարօրինակ թվալ, բայց պետք է հիշել, որ կոնդենսիվ և ինդուկտիվ ռեակտիվների վրա լարումների փուլերը փոխվում են միմյանց նկատմամբ 180°-ով, այսինքն՝ կծիկի վրա ակնթարթային լարման արժեքները և կոնդենսատորները միշտ ուղղված են հակառակ ուղղություններով: Արդյունքում, մեծ լարումները, որոնք առկա են շղթայի ներսում ռեզոնանսի ընթացքում, դրա կծիկի և կոնդենսատորի վրա, չեն բացահայտվում միացումից դուրս՝ փոխադարձաբար փոխհատուցելով միմյանց:

Մեր վերլուծած շարքի ռեզոնանսի դեպքը կոչվում է լարման ռեզոնանս, քանի որ այս դեպքում ռեզոնանսի պահին տեղի է ունենում լարման կտրուկ աճ տատանողական շղթայի L և C վրա։

Ցանկացած հեռարձակման ընդունիչում, անկախ դրա բարդությունից, կան բացարձակապես երեք տարրեր, որոնք ապահովում են դրա կատարումը. Այս տարրերն են տատանվող միացում, դետեկտոր և հեռախոսներ, կամ, եթե ընդունիչն ունի AF ուժեղացուցիչ, ուղիղ ճառագայթման դինամիկ գլուխ: Ձեր առաջին ընդունիչը, որը հավաքվել և փորձարկվել է նախորդ զրույցի ընթացքում, բաղկացած էր միայն այս երեք տարրերից: Տատանողական սխեման, որն իր մեջ ներառում էր հիմնավորված ալեհավաք, ստացողին ապահովում էր ռադիոկայանի ալիքի կարգավորմամբ, դետեկտորը մոդուլացված ռադիոհաճախականության տատանումները վերածում էր ձայնային հաճախականության տատանումների, որոնք հեռախոսները վերածում էին ձայնի: Առանց նրանց, կամ առանց դրանցից որևէ մեկի ռադիոընդունումը անհնար է։

Ո՞րն է ռադիոընդունիչի այս պարտադիր տարրերի գործողության էությունը:

Տատանման շղթա

Ամենապարզ տատանողական շղթայի կառուցվածքը և դրա դիագրամը ներկայացված են Նկ. 38. Ինչպես տեսնում եք, այն կազմված է կծիկ L-ից և C կոնդենսատորից՝ կազմելով փակ էլեկտրական շղթա։ Որոշակի պայմաններում էլեկտրական տատանումներ կարող են առաջանալ և գոյություն ունենալ միացումում: Այդ իսկ պատճառով այն կոչվում է տատանողական շղթա։

Երբևէ նկատե՞լ եք նման երևույթ՝ երբ էլեկտրական լուսավորության լամպի հոսանքն անջատվում է, անջատիչի բացվող կոնտակտների միջև կայծ է հայտնվում։ Եթե ​​պատահաբար միացնում եք էլեկտրական լապտերի մարտկոցի բևեռների տերմինալները (որից պետք է խուսափել), ապա դրանց անջատման պահին մի փոքր կայծ նույնպես ցատկում է նրանց միջև։ Իսկ գործարաններում, գործարանային արտադրամասերում, որտեղ անջատիչները կոտրում են էլեկտրական սխեմաները, որոնց միջով բարձր հոսանքներ են հոսում, կայծերը կարող են այնքան նշանակալից լինել, որ միջոցներ ձեռնարկել՝ կանխելու դրանք հոսանքը միացնող անձին վնաս պատճառելու համար: Ինչու են առաջանում այս կայծերը:

Առաջին խոսակցությունից դուք արդեն գիտեք, որ հոսանք կրող հաղորդիչի շուրջ կա մագնիսական դաշտ, որը կարելի է պատկերել ուժի փակ մագնիսական գծերի տեսքով, որոնք թափանցում են այն շրջապատող տարածությունը։ Այս դաշտը, եթե այն հաստատուն է, կարելի է հայտնաբերել մագնիսական կողմնացույցի ասեղի միջոցով: Եթե ​​դուք անջատեք հաղորդիչը հոսանքի աղբյուրից, ապա նրա անհետացող մագնիսական դաշտը, որը ցրվում է տարածության մեջ, հոսանքներ կառաջացնի իրեն ամենամոտ գտնվող այլ հաղորդիչներում: Այս մագնիսական դաշտը ստեղծած հաղորդիչում նույնպես հոսանք է առաջանում: Եվ քանի որ այն գտնվում է ուժի սեփական մագնիսական գծերի մեջ, դրա մեջ ավելի ուժեղ հոսանք կառաջացվի, քան ցանկացած այլ հաղորդիչում: Այս հոսանքի ուղղությունը կլինի նույնը, ինչ եղել է հաղորդիչի խզման պահին: Այլ կերպ ասած, անհետացող մագնիսական դաշտը կաջակցի այն ստեղծող հոսանքին, մինչև այն ինքն իրեն անհետանա, այսինքն. դրա մեջ պարունակվող էներգիան ամբողջությամբ չի սպառվում։

Բրինձ. 38. Ամենապարզ էլեկտրական տատանողական շղթան

Հետևաբար, հոսանքը հոսում է հաղորդիչում նույնիսկ այն բանից հետո, երբ ընթացիկ աղբյուրն անջատված է, բայց, իհարկե, ոչ երկար ժամանակ՝ վայրկյանի աննշան հատված:

Բայց բաց միացումում էլեկտրոնների շարժումն անհնար է, դուք կառարկեք։ Այո այդպես է. Բայց շղթան բացելուց հետո էլեկտրական հոսանքը կարող է որոշ ժամանակ հոսել հաղորդիչի անջատված ծայրերի միջև եղած օդային բացվածքով, անջատիչի կամ անջատիչի կոնտակտների միջև: Հենց այս հոսանքն է օդի միջով առաջացնում էլեկտրական կայծ:

Այս երևույթը կոչվում է ինքնաինդուկցիա, իսկ էլեկտրական ուժը (մի շփոթեք այն ինդուկցիայի երևույթի հետ, որը ձեզ ծանոթ է առաջին զրույցից), որը անհետացող մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ իր մեջ հոսանք է պահպանում. Ինքնաինդուկցիայի էլեկտրաշարժիչ ուժը կամ, մի խոսքով, ինքնաինդուկցիայի EMF: Որքան մեծ է ինքնաինդուկցիոն EMF-ն, այնքան ավելի նշանակալի կարող է լինել կայծը այն կետում, որտեղ էլեկտրական միացումն ընդհատվում է:

Ինքնասինդուկցիայի երեւույթը նկատվում է ոչ միայն հոսանքն անջատելիս, այլեւ հոսանքը միացնելիս։ Հաղորդավարը շրջապատող տարածության մեջ մագնիսական դաշտ է հայտնվում անմիջապես, երբ հոսանքը միացված է: Սկզբում թույլ է, բայց հետո շատ արագ ուժեղանում է։ Հոսանքի աճող մագնիսական դաշտը նույնպես գրգռում է ինքնաինդուկցիոն հոսանքը, սակայն այս հոսանքն ուղղված է դեպի հիմնական հոսանքը։ Ինքնահոսքը կանխում է հիմնական հոսանքի ակնթարթային աճը և մագնիսական դաշտի աճը: Սակայն կարճ ժամանակ անց դիրիժորի հիմնական հոսանքը հաղթահարում է ինքնաինդուկցիայի հակահոսանքը և հասնում է իր ամենամեծ արժեքին, մագնիսական դաշտը դառնում է մշտական, և ինքնաինդուկցիայի ազդեցությունը դադարում է։

Ինքնաինդուկցիայի երեւույթը կարելի է համեմատել իներցիայի երեւույթի հետ։ Օրինակ, սահնակը դժվար է շարժվել: Բայց երբ նրանք արագություն են հավաքում և կուտակում կինետիկ էներգիա՝ շարժման էներգիա, դրանք չեն կարող ակնթարթորեն դադարեցվել: Արգելակելիս սահնակը շարունակում է սահել այնքան ժամանակ, մինչև դրանում կուտակված էներգիան սպառվի ձյան հետ շփումը հաղթահարելու համար:

Արդյո՞ք բոլոր դիրիժորներն ունեն նույն ինքնաինդուկտիվությունը: Ո՛չ։ Որքան երկար է դիրիժորը, այնքան մեծ է ինքնահոսքը: Կծիկի մեջ ոլորված հաղորդիչում ինքնահոսքի երևույթն ավելի ցայտուն է, քան ուղիղ հաղորդիչում, քանի որ կծիկի յուրաքանչյուր պտույտի մագնիսական դաշտը հոսանք է առաջացնում ոչ միայն այս, այլև դրա հարևան պտույտներում: կծիկ. Որքան երկար է մետաղալարը կծիկի մեջ, այնքան ավելի երկար կլինի դրա մեջ ինքնաինդուկցիոն հոսանքը հիմնական հոսանքն անջատելուց հետո: Ընդհակառակը, հիմնական հոսանքը միացնելուց հետո ավելի շատ ժամանակ կպահանջվի, որպեսզի միացումում հոսանքը բարձրանա մինչև որոշակի արժեք և հաստատի մագնիսական դաշտի կայուն ուժ:

Հիշեք՝ հաղորդիչների հատկությունը՝ ազդելու հոսանքի վրա շղթայում, երբ դրա արժեքը փոխվում է, կոչվում է ինդուկտիվություն, իսկ պարույրները, որոնցում այս հատկությունն առավել ուժեղ է դրսևորվում, կոչվում են ինքնաինդուկտիվություն կամ ինդուկտիվ կծիկներ: Որքան մեծ է պտույտների քանակը և կծիկի չափը, այնքան մեծ է դրա ինդուկտիվությունը, այնքան ավելի էականորեն ազդում է էլեկտրական շղթայի հոսանքը:

Այսպիսով, ինդուկտորը կանխում է էլեկտրական շղթայում հոսանքի և՛ աճը, և՛ նվազումը։ Եթե ​​այն գտնվում է ուղիղ հոսանքի միացումում, ապա դրա ազդեցությունը զգացվում է միայն հոսանքը միացնելիս և անջատելիս: Փոփոխական հոսանքի միացումում, որտեղ հոսանքը և դրա մագնիսական դաշտը անընդհատ փոխվում են, կծիկի ինքնաինդուկտիվ էմֆ-ը գործում է ամբողջ ժամանակ, երբ հոսանքը հոսում է: Այս էլեկտրական ֆենոմենն օգտագործվում է ընդունիչի տատանվող շղթայի առաջին տարրում՝ ինդուկտորում։

Ստացողի տատանողական շղթայի երկրորդ տարրը էլեկտրական լիցքերի «պահեստն» է՝ կոնդենսատոր: Ամենապարզ կոնդենսատորը բաղկացած է էլեկտրական հոսանքի երկու հաղորդիչից, օրինակ՝ երկու մետաղական թիթեղներից, որոնք կոչվում են կոնդենսատորային թիթեղներ, որոնք առանձնացված են դիէլեկտրիկով, օրինակ՝ օդով կամ թուղթով: Որքան մեծ է կոնդենսատորի թիթեղների տարածքը և որքան մոտ են դրանք միմյանց, այնքան մեծ է այս սարքի էլեկտրական հզորությունը:

Եթե ​​ուղղակի հոսանքի աղբյուրը միացված է կոնդենսատորի թիթեղներին (նկ. 39, ա), ապա ստացված շղթայում կարճատև հոսանք կառաջանա, և կոնդենսատորը կլիցքավորվի հոսանքի աղբյուրի լարմանը հավասար լարման: .

Կարող եք հարցնել. ինչու՞ է հոսանք առաջանում մի շղթայում, որտեղ կա դիէլեկտրիկ:

Բրինձ. 39. Կոնդենսատորի լիցքավորում և լիցքաթափում

Երբ մենք ուղղակի հոսանքի աղբյուրը միացնում ենք կոնդենսատորին, ստացված շղթայի հաղորդիչներում ազատ էլեկտրոնները սկսում են շարժվել դեպի հոսանքի աղբյուրի դրական բևեռը՝ ձևավորելով էլեկտրոնների կարճաժամկետ հոսք ամբողջ շղթայում: Արդյունքում կոնդենսատորի թիթեղը, որը միացված է ընթացիկ աղբյուրի դրական բևեռին, սպառվում է ազատ էլեկտրոններից և լիցքավորվում դրական, իսկ մյուս թիթեղը հարստացվում է ազատ էլեկտրոններով և, հետևաբար, լիցքավորվում է բացասական։ Երբ կոնդենսատորը լիցքավորվի, միացումում կարճատև հոսանքը, որը կոչվում է կոնդենսատորի լիցքավորման հոսանք, կդադարի:

Եթե ​​ընթացիկ աղբյուրը անջատված է կոնդենսատորից, ապա կոնդենսատորը կլիցքավորվի (նկ. 39, բ): Դիէլեկտրիկը կանխում է ավելորդ էլեկտրոնների տեղափոխումը մի թիթեղից մյուսը: Կոնդենսատորի թիթեղների միջև հոսանք չի լինի, և նրա կողմից կուտակված էլեկտրական էներգիան կկենտրոնանա դիէլեկտրիկի էլեկտրական դաշտում։ Բայց հենց որ լիցքավորված կոնդենսատորի թիթեղները միացվեն ինչ-որ հաղորդիչի հետ (նկ. 39, գ), բացասական լիցքավորված ափսեի «լրացուցիչ» էլեկտրոնները այս հաղորդիչով կանցնեն մեկ այլ թիթեղ, որտեղ դրանք բացակայում են, և կոնդենսատորը լիցքաթափվելու է: Այս դեպքում ստացվող շղթայում առաջանում է նաև կարճատև հոսանք, որը կոչվում է կոնդենսատորի լիցքաթափման հոսանք։ Եթե ​​կոնդենսատորի հզորությունը մեծ է, և այն լիցքավորվում է զգալի լարման վրա, ապա լիցքաթափման պահին ուղեկցվում է զգալի կայծի և ճռճռոցի տեսքով:

Կոնդենսատորի հատկությունը՝ կուտակելու էլեկտրական լիցքերը և լիցքաթափումը դրան միացված հաղորդիչների միջոցով, օգտագործվում է ռադիոընդունիչի տատանողական միացումում։

Իսկ հիմա, երիտասարդ ընկեր, հիշիր մի սովորական ճոճանակ։ Նրանց վրա կարելի է այնպես ճոճել, որ շունչդ կտրվի։ Ի՞նչ է պետք անել դրա համար: Նախ մղեք ճոճանակը հանգստանալու դիրքից դուրս բերելու համար, այնուհետև կիրառեք որոշակի ուժ, բայց միայն ժամանակին իր թրթռումներով: Առանց մեծ դժվարության, դուք կարող եք հասնել ճոճանակի ուժեղ ճոճանակների և ստանալ թրթռումների մեծ ամպլիտուդներ: Նույնիսկ փոքրիկ տղան կարող է մեծահասակին հրել ճոճանակի վրա, եթե նա հմտորեն կիրառի իր ուժը: Թրթռման ավելի մեծ ամպլիտուդների հասնելու համար ճոճանակն ավելի ուժգին թափ տալով, եկեք դադարենք այն մղել: Ի՞նչ կլինի հետո։ Պահված էներգիայի շնորհիվ նրանք որոշ ժամանակ ազատ ճոճվում են, նրանց տատանումների ամպլիտուդն աստիճանաբար նվազում է, ինչպես ասում են՝ տատանումները մարում են, վերջապես ճոճանակը կանգ է առնում։

Ճոճանակի ազատ տատանումներով, ինչպես նաև ազատորեն կախված ճոճանակով, կուտակված պոտենցիալ էներգիան վերածվում է կինետիկ էներգիայի, որն ամենաբարձր կետում կրկին վերածվում է պոտենցիալի, իսկ վայրկյանից հետո՝ կրկին կինետիկի։ Եվ այսպես շարունակ, մինչև էներգիայի ողջ պաշարը սպառվի՝ հաղթահարելու ճոճանակի կախովի վայրերում ճոպանների շփումը և օդի դիմադրությունը։ Էներգիայի կամայականորեն մեծ մատակարարմամբ ազատ տատանումները միշտ թուլանում են. յուրաքանչյուր տատանման հետ դրանց ամպլիտուդը նվազում է, և տատանումները աստիճանաբար ամբողջությամբ մարում են. ճոճանակը դադարում է: Բայց ժամանակաշրջանը, այսինքն. այն ժամանակը, որի ընթացքում տեղի է ունենում մեկ տատանում, և հետևաբար տատանումների հաճախականությունը մնում է անփոփոխ:

Այնուամենայնիվ, եթե ճոճանակն իր տատանումներով անընդհատ ժամանակին մղվի և դրանով իսկ լրացնի արգելակման տարբեր ուժերի հաղթահարման վրա ծախսված էներգիայի կորուստը, տատանումները կդառնան անխոնջ: Սրանք այլևս անվճար չեն, այլ հարկադիր թրթռումներ: Դրանք կտեւեն այնքան ժամանակ, քանի դեռ արտաքին հրող ուժը չի դադարում գործել։

Ես հիշեցի այստեղ ճոճանակը, քանի որ նման մեխանիկական տատանողական համակարգում տեղի ունեցող ֆիզիկական երևույթները շատ նման են էլեկտրական տատանողական շղթայի երևույթներին: Որպեսզի շղթայում էլեկտրական տատանումներ տեղի ունենան, նրան պետք է էներգիա տրվի, որը «մղեր» էլեկտրոնները դրա մեջ։ Դա կարելի է անել լիցքավորելով, օրինակ, նրա կոնդենսատորը:

Եկեք կոտրենք տատանողական միացումը S անջատիչով և միացնենք ուղղակի հոսանքի աղբյուրը նրա կոնդենսատորի թիթեղներին, ինչպես ցույց է տրված Նկ. 40 ձախ կողմում:

Բրինձ. 40. Էլեկտրական թրթռումներ շղթայում

Կոնդենսատորը լիցքավորվելու է մարտկոցի լարման ԳԲ: Այնուհետև մենք անջատում ենք մարտկոցը կոնդենսատորից և փակում շղթան S անջատիչով։ Այն երևույթները, որոնք այժմ տեղի կունենան շղթայում, պատկերված են Նկ. 40 աջ կողմում։

Այն պահին, երբ շղթան փակվում է անջատիչով, կոնդենսատորի վերին թիթեղը դրական լիցք ունի, իսկ ստորինը՝ բացասական (նկ. 40, ա)։ Այս պահին (գրաֆիկի 0-րդ կետը) շղթայում հոսանք չկա, և կոնդենսատորի կողմից կուտակված ողջ էներգիան կենտրոնացած է նրա դիէլեկտրիկի էլեկտրական դաշտում։ Երբ կոնդենսատորը սեղմվում է կծիկի հետ, կոնդենսատորը կսկսի լիցքաթափվել: Կծիկի մեջ հոսանք է հայտնվում, իսկ պտույտի շուրջ՝ մագնիսական դաշտ։ Մինչ կոնդենսատորն ամբողջությամբ լիցքաթափվի (Նկար 40, բ), որը նշված է գծապատկերում 1-ով, երբ նրա թիթեղների լարումը իջնում ​​է մինչև զրոյի, կծիկի հոսանքը և մագնիսական դաշտի էներգիան կհասնեն իրենց ամենաբարձր մակարդակին: արժեքներ։ Թվում էր, թե այս պահին շղթայի հոսանքը պետք է դադարեր։ Դա, սակայն, տեղի չի ունենա, քանի որ ինքնաինդուկցիոն EMF-ի գործողության շնորհիվ, որը ձգտում է պահպանել հոսանքը, էլեկտրոնների շարժումը շղթայում կշարունակվի: Բայց միայն այնքան ժամանակ, քանի դեռ մագնիսական դաշտի ողջ էներգիան չի սպառվել: Այս պահին կծիկի մեջ կհոսի ինդուկտիվ հոսանք, որն իր արժեքով կնվազի, բայց սկզբնական ուղղությամբ:

Գրաֆիկի վրա թվով 2-ով նշված ժամանակի պահին, երբ մագնիսական դաշտի էներգիան սպառվում է, կոնդենսատորը կրկին լիցքավորվելու է, միայն այժմ նրա ստորին ափսեի վրա դրական լիցք կլինի, իսկ բացասական լիցքը՝ գագաթը (նկ. 40, գ): Այժմ էլեկտրոնները կսկսեն շարժվել հակառակ ուղղությամբ՝ վերին թիթեղից կծիկի միջով դեպի կոնդենսատորի ներքևի ափսեի ուղղությամբ: 3-րդ ժամանակին (նկ. 40, դ) կոնդենսատորը լիցքաթափվելու է, և կծիկի մագնիսական դաշտը կհասնի իր ամենամեծ արժեքին: Եվ կրկին, ինքնաինդուկցիոն EMF-ը էլեկտրոնները «քշելու է» կծիկի մետաղալարի երկայնքով՝ դրանով իսկ վերալիցքավորելով կոնդենսատորը:

4-րդ ժամանակում (նկ. 40, ե) շղթայում էլեկտրոնների վիճակը կլինի նույնը, ինչ սկզբնական ժամանակում՝ 0: Մեկ ամբողջական տատանումն ավարտվել է: Բնականաբար, լիցքավորված կոնդենսատորը կրկին լիցքաթափվելու է կծիկի մեջ, կլիցքավորվի և տեղի կունենա երկրորդ, որին հաջորդում է երրորդ, չորրորդ և այլն տատանումները: Այսինքն՝ շղթայում կհայտնվի փոփոխական էլեկտրական հոսանք՝ էլեկտրական տատանումներ։ Բայց շղթայում այս տատանողական գործընթացը անվերջ չէ: Այն շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև մարտկոցից կոնդենսատորի ստացած ողջ էներգիան ծախսվի շղթայի կծիկի լարերի դիմադրության հաղթահարման վրա։ Շղթայում տատանումները ազատ են և, հետևաբար, խոնավացված:

Որքա՞ն է էլեկտրոնների նման տատանումների հաճախականությունը շղթայում: Այս հարցը ավելի մանրամասն հասկանալու համար խորհուրդ եմ տալիս նման փորձ կատարել պարզ ճոճանակով։

Բրինձ. 41. Ամենապարզ ճոճանակի տատանումների գրաֆիկները

100 սմ երկարությամբ թելի վրա կախեք պլաստիլինեից ձուլված գնդիկ կամ 20-40 գ կշռող այլ բեռ (նկ. 41-ում ճոճանակի երկարությունը նշված է լատիներեն 1 տառով): Ճոճանակը հանեք իր հավասարակշռության դիրքից և, օգտագործելով ժամացույցը երկրորդ սլաքով, հաշվեք, թե քանի ամբողջական տատանում է այն կատարում 1 րոպեում։ Մոտավորապես 30. Ուստի այս ճոճանակի տատանումների հաճախականությունը 0,5 Հց է, իսկ պարբերությունը՝ 2 վրկ։ Ժամանակահատվածում ճոճանակի պոտենցիալ էներգիան երկու անգամ վերածվում է կինետիկ էներգիայի, իսկ կինետիկ էներգիան՝ պոտենցիալ էներգիայի։ Թելը կիսով չափ կրճատեք։ Ճոճանակի հաճախականությունը կավելանա մոտ մեկուկես անգամ, իսկ տատանման շրջանը նույնքանով կնվազի։

Այս փորձը թույլ է տալիս եզրակացնել. քանի որ ճոճանակի երկարությունը նվազում է, սեփական տատանումների հաճախականությունը մեծանում է, իսկ պարբերաշրջանը համամասնորեն նվազում է։

Փոխելով ճոճանակի կախոցի երկարությունը՝ համոզվեք, որ դրա տատանումների հաճախականությունը 1 Հց է: Սա պետք է լինի մոտ 25 սմ թելի երկարությամբ: Այս դեպքում ճոճանակի տատանումների ժամանակահատվածը հավասար կլինի 1 վրկ-ի: Անկախ նրանից, թե ինչպես եք փորձում ստեղծել ճոճանակի սկզբնական ճոճանակը, նրա տատանումների հաճախականությունը կմնա անփոփոխ։ Բայց հենց որ թելը կարճացնում կամ երկարացնում ես, տատանումների հաճախականությունը անմիջապես փոխվում է։ Նույն երկարությամբ թելի դեպքում միշտ կլինի նույն տատանումների հաճախականությունը: Սա ճոճանակի բնական հաճախականությունն է: Դուք կարող եք ստանալ տրված տատանումների հաճախականություն՝ ընտրելով թելի երկարությունը։

Թելային ճոճանակի տատանումները խոնավանում են։ Նրանք կարող են չխոնարհվել միայն այն դեպքում, եթե ճոճանակը ժամանակին մի փոքր մղվի իր տատանումներով, այդպիսով փոխհատուցելով այն էներգիան, որը նա ծախսում է օդի, շփման էներգիայի և ձգողականության ուժի հաղթահարման վրա:

Բնական հաճախականությունը բնորոշ է նաև էլեկտրական տատանողական շղթային։ Դա կախված է, առաջին հերթին, կծիկի ինդուկտիվությունից: Որքան մեծ է կծիկի պտույտների քանակը և տրամագիծը, այնքան մեծ է նրա ինդուկտիվությունը, այնքան երկար կլինի յուրաքանչյուր տատանման ժամանակաշրջանի տևողությունը: Շղթայում տատանումների բնական հաճախականությունը համապատասխանաբար ավելի ցածր կլինի: Եվ, ընդհակառակը, կծիկի ինդուկտիվության նվազմամբ, տատանումների ժամանակահատվածը կնվազի - շղթայում տատանումների բնական հաճախականությունը կաճի: Երկրորդ, շղթայում տատանումների բնական հաճախականությունը կախված է նրա կոնդենսատորի հզորությունից: Որքան մեծ է հզորությունը, այնքան ավելի շատ լիցք կարող է կուտակել կոնդենսատորը, այնքան ավելի երկար կպահանջվի այն վերալիցքավորելու համար, և որքան ցածր է տատանումների հաճախականությունը շղթայում: Քանի որ կոնդենսատորի հզորությունը նվազում է, շղթայում տատանումների հաճախականությունը մեծանում է: Այսպիսով, շղթայում խոնավացված տատանումների բնական հաճախականությունը կարող է ճշգրտվել՝ փոխելով կծիկի ինդուկտիվությունը կամ կոնդենսատորի հզորությունը։

Բայց էլեկտրական միացումում, ինչպես մեխանիկական տատանողական համակարգում, հնարավոր է ստանալ չխոնավ, այսինքն. հարկադիր տատանումներ, եթե յուրաքանչյուր տատանման ժամանակ շղթան համալրվում է որոշ փոփոխական հոսանքի աղբյուրից էլեկտրական էներգիայի լրացուցիչ մասերով:

Ինչպե՞ս են անխափան էլեկտրական տատանումները գրգռված և պահպանվում ընդունիչի միացումում: Ստացողի ալեհավաքում հուզված ռադիոհաճախականության տատանումները: Այս թրթռումները սկզբնական լիցք են հաղորդում շղթային, ինչպես նաև պահպանում են էլեկտրոնների ռիթմիկ տատանումները շղթայում։ Բայց ընդունիչի միացումում ամենաուժեղ չխոնարհված տատանումները տեղի են ունենում միայն շղթայի բնական հաճախականության ռեզոնանսի պահին ալեհավաքի հոսանքի հաճախականությամբ: Ինչ է դա նշանակում?

Ավագ սերնդի մարդիկ ասում են, որ Սանկտ Պետերբուրգում եգիպտական ​​կամուրջը փլուզվել է զինվորների քայլարշավի պատճառով։ Եվ դա կարող էր տեղի ունենալ, ըստ երեւույթին, նման պայմաններում։ Բոլոր զինվորները ռիթմիկ քայլում էին կամրջով։ Արդյունքում կամուրջը սկսեց օրորվել ու տատանվել։ Պատահաբար կամրջի թրթռման բնական հաճախականությունը համընկավ զինվորների քայլի հաճախականության հետ, և ասում են, որ կամուրջը մտել է ռեզոնանսի մեջ:

Կազմավորման ռիթմը կամուրջին ավելի ու ավելի շատ էներգիա էր հաղորդում: Արդյունքում կամուրջն այնքան է օրորվել, որ փլուզվել է. զորամիավորման համախմբվածությունը վնասել է կամուրջին։ Եթե ​​չլիներ կամրջի բնական թրթռման հաճախականության ռեզոնանսը զինվորների քայլի հաճախականության հետ, կամրջին ոչինչ չէր պատահի։ Ուստի, ի դեպ, երբ զինվորներն անցնում են թույլ կամուրջների վրայով, ընդունված է «ոտքդ տապալիր» հրաման տալ։

Ահա փորձը: Գնացեք ինչ-որ լարային երաժշտական ​​գործիքի մոտ և բարձր բղավեք «ա». լարերից մեկը կպատասխանի և կհնչի: Այն, որը ռեզոնանսի մեջ է այս ձայնի հաճախականության հետ, ավելի ուժեղ կթրթռա, քան մյուս լարերը, այն կպատասխանի ձայնին:

Մեկ այլ փորձ՝ ճոճանակով։ Ձգեք բարակ պարան հորիզոնական: Թելից և պլաստիլինեից պատրաստված նույն ճոճանակը կապեք դրան (նկ. 42): Մեկ այլ նմանատիպ ճոճանակ գցեք պարանի վրայով, բայց ավելի երկար թելով։ Այս ճոճանակի կախոցի երկարությունը կարելի է փոխել՝ ձեռքով թելի ազատ ծայրը քաշելով։ Ճոճանակը դրեք տատանողական շարժման մեջ: Այս դեպքում առաջին ճոճանակը նույնպես կսկսի տատանվել, բայց ավելի փոքր ամպլիտուդով։ Առանց դադարեցնելու երկրորդ ճոճանակի տատանումները, աստիճանաբար կրճատեք դրա կասեցման երկարությունը - առաջին ճոճանակի տատանումների ամպլիտուդը կավելանա: Այս փորձի մեջ, որը ցույց է տալիս մեխանիկական թրթռումների ռեզոնանսը, առաջին ճոճանակը թրթռումների ընդունիչ է, որը գրգռված է երկրորդ ճոճանակով: Պատճառը, որը ստիպում է առաջին ճոճանակին տատանվել, լարվածության ձողի պարբերական տատանումներն են երկրորդ ճոճանակի տատանումների հաճախականությանը հավասար հաճախականությամբ։ Առաջին ճոճանակի հարկադիր տատանումները առավելագույն ամպլիտուդ կունենան միայն այն դեպքում, երբ նրա բնական հաճախականությունը համընկնում է երկրորդի տատանումների հաճախականության հետ։

Բրինձ. 42. Ռեզոնանսի երևույթը պատկերող փորձ

Նման կամ նմանատիպ երեւույթներ, միայն, իհարկե, էլեկտրական ծագում ունեն, նկատվում են նաև ընդունիչի տատանողական շղթայում։ Բազմաթիվ ռադիոկայանների ալիքների գործողությունից ստացող ալեհավաքում հուզվում են տարբեր հաճախականությունների հոսանքներ։ Ռադիոհաճախականությունների բոլոր տատանումներից մենք պետք է ընտրենք միայն ռադիոկայանի կրիչի հաճախականությունը, որի հեռարձակումները ցանկանում ենք լսել։ Դա անելու համար մենք պետք է ընտրենք կծիկի պտույտների քանակը և տատանվող շղթայի կոնդենսատորի հզորությունը, որպեսզի դրա բնական հաճախականությունը համընկնի մեզ հետաքրքրող կայանի ռադիոալիքների կողմից ալեհավաքում ստեղծված հոսանքի հաճախականության հետ: Այս դեպքում ամենաուժեղ տատանումները տեղի կունենան այն ռադիոկայանի կրիչի հաճախականությամբ շղթայում, որին այն միացված է: Սա ընդունիչի շղթայի կարգավորումն է հաղորդող կայանի հաճախականության հետ ռեզոնանսում: Այս դեպքում այլ կայանների ազդանշաններն ընդհանրապես չեն լսվում կամ լսվում են շատ հանգիստ, քանի որ շղթայում նրանց գրգռված տատանումները շատ անգամ ավելի թույլ կլինեն։

Այսպիսով, ձեր առաջին ընդունիչի շղթան կարգավորելով ռադիոկայանի կրիչի հաճախականության հետ ռեզոնանսի մեջ, դուք նրա օգնությամբ մի տեսակ ընտրեցիք և մեկուսացրեցիք միայն այս կայանի հաճախականության տատանումները: Որքան լավ է միացումը մեկուսացնում անհրաժեշտ թրթռումները ալեհավաքից, այնքան բարձր է ստացողի ընտրողականությունը, այնքան թույլ կլինի այլ ռադիոկայանների միջամտությունը:

Մինչ այժմ ես ձեզ պատմել եմ փակ տատանողական շղթայի մասին, այսինքն՝ մի շղթայի, որի բնական հաճախականությունը որոշվում է միայն կծիկի ինդուկտիվությամբ և այն կազմող կոնդենսատորի հզորությամբ։ Այնուամենայնիվ, ստացողի մուտքագրման սխեման ներառում է նաև ալեհավաք և հող: Սա այլևս փակ, այլ բաց տատանողական միացում է: Բանն այն է, որ ալեհավաքի լարը և հողը կոնդենսատորի «սալիկներ» են (նկ. 43), որն ունի որոշակի էլեկտրական հզորություն: Կախված մետաղալարերի երկարությունից և գետնից բարձր ալեհավաքի բարձրությունից, այս հզորությունը կարող է լինել մի քանի հարյուր պիկոֆարադ: Նման կոնդենսատորը Նկ. ZCH, բայց ցուցադրվել է գծավոր գծերով։ Բայց ալեհավաքն ու հողը նույնպես կարելի է համարել մեծ կծիկի թերի շրջադարձ։

Բրինձ. 43. Անտենա և հիմնավորում - բաց տատանողական շղթա

Հետևաբար, ալեհավաքը և հիմնավորումը, միասին վերցրած, ունեն նաև ինդուկտիվություն: Իսկ հզորությունը ինդուկտիվության հետ միասին կազմում է տատանողական միացում։

Նման շղթան, որը բաց տատանողական շղթա է, ունի նաև տատանումների իր հաճախականությունը։ Միացնելով ինդուկտորներն ու կոնդենսատորները ալեհավաքի և գետնի միջև, մենք կարող ենք փոխել դրա բնական հաճախականությունը, կարգավորել այն տարբեր ռադիոկայանների հաճախականությունների հետ ռեզոնանսի մեջ: Դուք արդեն գիտեք, թե ինչպես է դա արվում գործնականում:

Չեմ սխալվի, եթե ասեմ, որ տատանողական շղթան ռադիոընդունիչի «սիրտն» է։ Եվ ոչ միայն ռադիո: Սրանում ավելի ուշ կհամոզվեք։ Դրա համար ես մեծ ուշադրություն դարձրի նրան։

Ես դիմում եմ ընդունիչի երկրորդ տարրին՝ դետեկտորին։

Այս հոդվածում մենք ձեզ կասենք, թե ինչ է տատանողական սխեման: Սերիա և զուգահեռ տատանվող շղթա:

Տատանողական միացում -սարք կամ էլեկտրական շղթա, որը պարունակում է անհրաժեշտ ռադիոէլեկտրոնային տարրեր՝ էլեկտրամագնիսական տատանումներ ստեղծելու համար։ Կախված տարրերի միացումից, բաժանվում է երկու տեսակի. հետեւողականԵվ զուգահեռ.

Տատանվող շղթայի հիմնական ռադիոտարրերի հիմքըԿոնդենսատոր, սնուցման աղբյուր և ինդուկտոր:

Շարքային տատանողական շղթան ամենապարզ ռեզոնանսային (թրթռիչ) շղթան է։ Շարքի տատանողական սխեման բաղկացած է ինդուկտորից և կոնդենսատորից, որոնք միացված են հաջորդաբար: Երբ նման շղթան ենթարկվում է փոփոխական (ներդաշնակ) լարման, կծիկի և կոնդենսատորի միջով կանցնի փոփոխական հոսանք, որի արժեքը հաշվարկվում է Օհմի օրենքի համաձայն.I = U / X Σ, Որտեղ X Ս— շարքով միացված կծիկի և կոնդենսատորի ռեակտիվների գումարը (օգտագործվում է գումարի մոդուլը):

Ձեր հիշողությունը թարմացնելու համար եկեք հիշենք, թե ինչպես է կոնդենսատորի և ինդուկտորի ռեակտիվությունը կախված կիրառվող փոփոխական լարման հաճախականությունից: Ինդուկտորի համար այս կախվածությունը նման կլինի.

Բանաձևը ցույց է տալիս, որ հաճախականության աճին զուգահեռ մեծանում է ինդուկտորի ռեակտիվությունը: Կոնդենսատորի համար նրա ռեակտիվության կախվածությունը հաճախականությունից կունենա հետևյալ տեսքը.

Ի տարբերություն ինդուկտիվության, կոնդենսատորի դեպքում ամեն ինչ տեղի է ունենում հակառակը, քանի որ հաճախականությունը մեծանում է, ռեակտիվությունը նվազում է: Հետևյալ նկարը գրաֆիկորեն ցույց է տալիս կծիկի ռեակտիվների կախվածությունը X Լև կոնդենսատոր X Գցիկլային (շրջանաձեւ) հաճախականությունից ω , ինչպես նաև հաճախականության կախվածության գրաֆիկ ω դրանց հանրահաշվական գումարը X Ս. Գրաֆիկը հիմնականում ցույց է տալիս տատանվող շղթայի ընդհանուր ռեակտանսի հաճախականության կախվածությունը:

Գրաֆիկը ցույց է տալիս, որ որոշակի հաճախականությամբ ω=ω ր, որի դեպքում կծիկի և կոնդենսատորի ռեակտիվները մեծությամբ հավասար են (արժեքով հավասար, բայց նշանով հակառակ), շղթայի ընդհանուր դիմադրությունը դառնում է զրո։ Այս հաճախականությամբ շղթայում նկատվում է առավելագույն հոսանք, որը սահմանափակվում է միայն ինդուկտորում ohmic կորուստներով (այսինքն՝ կծիկի ոլորուն լարերի ակտիվ դիմադրությամբ) և ընթացիկ աղբյուրի (գեներատորի) ներքին դիմադրությամբ: Հաճախականությունը, որով դիտարկվում է դիտարկվող երեւույթը, որը կոչվում է ռեզոնանս ֆիզիկայում, կոչվում է ռեզոնանսային հաճախականություն կամ շղթայի բնական հաճախականություն։ Գրաֆիկից պարզ է դառնում նաև, որ ռեզոնանսային հաճախականությունից ցածր հաճախականություններում շարքի տատանողական շղթայի ռեակտանսը իր բնույթով կոնդենսիվ է, իսկ ավելի բարձր հաճախականություններում՝ ինդուկտիվ։ Ինչ վերաբերում է բուն ռեզոնանսային հաճախությանը, ապա այն կարելի է հաշվարկել Թոմսոնի բանաձևով, որը մենք կարող ենք բխել ինդուկտորի և կոնդենսատորի ռեակտիվների բանաձևերից՝ հավասարեցնելով նրանց ռեակտիվները միմյանց նկատմամբ.

Աջ կողմի նկարը ցույց է տալիս մի շարք ռեզոնանսային շղթայի համարժեք միացում՝ հաշվի առնելով օհմական կորուստները Ռ, կապված է ամպլիտուդով իդեալական ներդաշնակ լարման գեներատորի հետ U. Նման շղթայի ընդհանուր դիմադրությունը (իմպեդանսը) որոշվում է հետևյալով. Z = √(R 2 +X Σ 2), Որտեղ X Σ = ω L-1/ωC. Ռեզոնանսային հաճախականությամբ, երբ կծիկի ռեակտիվության արժեքները X L = ωLև կոնդենսատոր X C = 1/ωСհավասար է մոդուլով, արժեքով X Սգնում է զրոյի (հետևաբար, շղթայի դիմադրությունը զուտ ակտիվ է), իսկ հոսանքը միացումում որոշվում է գեներատորի լարման ամպլիտուդի հարաբերակցությամբ օհմական կորուստների դիմադրությանը. I=U/R. Միևնույն ժամանակ, նույն լարումը ընկնում է կծիկի և կոնդենսատորի վրա, որտեղ պահվում է ռեակտիվ էլեկտրական էներգիան U L = U C = IX L = IX C.

Ռեզոնանսայինից բացի ցանկացած այլ հաճախականության դեպքում կծիկի և կոնդենսատորի վրա լարումները նույնը չեն, դրանք որոշվում են շղթայում հոսանքի ամպլիտուդիայով և ռեակտիվության մոդուլների արժեքներով: X ԼԵվ X ԳՀետևաբար, ռեզոնանսը մի շարք տատանվող շղթայում սովորաբար կոչվում է լարման ռեզոնանս: Շղթայի ռեզոնանսային հաճախականությունը այն հաճախությունն է, որի դեպքում շղթայի դիմադրությունը զուտ ակտիվ (դիմադրողական) բնույթ ունի: Ռեզոնանսային պայմանը ինդուկտորի և հզորության ռեակտիվության արժեքների հավասարությունն է:

Տատանողական շղթայի (իհարկե, բացառությամբ ռեզոնանսային հաճախականության) կարևորագույն պարամետրերից է նրա բնորոշ (կամ ալիքային) դիմադրությունը։ ρ և շղթայի որակի գործակիցը Ք. Շղթայի բնորոշ (ալիքային) դիմադրություն ρ ռեզոնանսային հաճախականության վրա շղթայի հզորության և ինդուկտիվության ռեակտիվության արժեքն է. ρ = X L = X Cժամը ω =ω ր. Բնութագրական դիմադրությունը կարող է հաշվարկվել հետևյալ կերպ. ρ = √(L/C). Բնութագրական դիմադրություն ρ Շղթայի ռեակտիվ տարրերի՝ կծիկի (մագնիսական դաշտի էներգիա) պահվող էներգիայի քանակական չափումն է։ W L = (LI 2)/2և կոնդենսատոր (էլեկտրական դաշտի էներգիա) W C =(CU 2)/2. Շղթայի ռեակտիվ տարրերի կողմից կուտակված էներգիայի հարաբերակցությունը որոշակի ժամանակահատվածում օմիկ (դիմադրողական) կորուստների էներգիային սովորաբար կոչվում է որակի գործոն: Քուրվագիծ, որն անգլերենից բառացիորեն նշանակում է «որակ»:

Տատանողական շղթայի որակի գործակիցը- բնութագիր, որը որոշում է ռեզոնանսի հաճախականության արձագանքի ամպլիտուդան և լայնությունը և ցույց է տալիս, թե քանի անգամ են էներգիայի պաշարները շղթայում ավելի մեծ, քան էներգիայի կորուստները մեկ տատանումների ժամանակաշրջանում: Որակի գործոնը հաշվի է առնում ակտիվ բեռի դիմադրության առկայությունը Ռ.

RLC սխեմաներում մի շարք տատանողական սխեմայի համար, որոնցում բոլոր երեք տարրերը միացված են հաջորդաբար, որակի գործակիցը հաշվարկվում է.

Որտեղ Ռ, ԼԵվ Գ

Որակի գործոնի փոխադարձությունը d = 1/Qկոչվում է շղթայի թուլացում: Որակի գործոնը որոշելու համար սովորաբար օգտագործվում է բանաձեւը Q = ρ/R, Որտեղ Ռ- շղթայի օմիկական կորուստների դիմադրություն, որը բնութագրում է շղթայի դիմադրողական (ակտիվ կորուստների) հզորությունը. P = I 2 R. Դիսկրետ ինդուկտորների և կոնդենսատորների վրա պատրաստված իրական տատանողական սխեմաների որակի գործակիցը տատանվում է մի քանի միավորից մինչև հարյուրավոր կամ ավելի: Պիեզոէլեկտրական և այլ էֆեկտների սկզբունքով կառուցված տարբեր տատանողական համակարգերի որակի գործոնը (օրինակ՝ քվարցային ռեզոնատորներ) կարող է հասնել մի քանի հազարի և ավելի։

Տեխնոլոգիայում ընդունված է գնահատել տարբեր սխեմաների հաճախականության հատկությունները` օգտագործելով ամպլիտուդա-հաճախականության բնութագրերը (AFC), մինչդեռ սխեմաներն իրենք համարվում են չորս տերմինալային ցանցեր: Ստորև բերված նկարները ցույց են տալիս երկու պարզ երկու նավահանգիստ ցանցեր, որոնք պարունակում են մի շարք տատանողական միացում և այդ սխեմաների հաճախականության արձագանքը, որոնք ցուցադրված են (ցուցադրված են հոծ գծերով): Հաճախականության արձագանքման գրաֆիկների ուղղահայաց առանցքը ցույց է տալիս շղթայի լարման փոխանցման գործակցի K արժեքը՝ ցույց տալով շղթայի ելքային լարման և մուտքի հարաբերակցությունը:

Պասիվ սխեմաների համար (այսինքն ուժեղացնող տարրեր և էներգիայի աղբյուրներ չպարունակող սխեմաների համար) արժեքը TOերբեք չի գերազանցում մեկը: Նկարում ներկայացված շղթայի փոփոխական հոսանքի դիմադրությունը նվազագույն կլինի շղթայի ռեզոնանսային հաճախականությանը հավասար ազդեցության հաճախականության դեպքում: Այս դեպքում շղթայի փոխանցման գործակիցը մոտ է միասնությանը (որոշվում է շղթայում ohmic կորուստներով): Ռեզոնանսայինից շատ տարբեր հաճախականություններում շղթայի դիմադրությունը փոփոխական հոսանքի նկատմամբ բավականին բարձր է, և, հետևաբար, շղթայի փոխանցման գործակիցը կնվազի գրեթե զրոյի:

Երբ այս շղթայում ռեզոնանս կա, մուտքային ազդանշանի աղբյուրը իրականում կարճ միացված է մի փոքր շղթայի դիմադրության պատճառով, որի պատճառով ռեզոնանսային հաճախականությամբ նման շղթայի փոխանցման գործակիցը իջնում ​​է գրեթե զրոյի (կրկին սահմանափակ կորստի առկայության պատճառով: դիմադրություն): Ընդհակառակը, ռեզոնանսայինից զգալի հեռավորության վրա գտնվող մուտքային հաճախականությունների դեպքում շղթայի փոխանցման գործակիցը պարզվում է, որ մոտ է միասնությանը: Տատանողական շղթայի հատկությունը զգալիորեն փոխելու հաղորդման գործակիցը ռեզոնանսայինին մոտ հաճախականություններում լայնորեն կիրառվում է պրակտիկայում, երբ անհրաժեշտ է առանձնացնել որոշակի հաճախականությամբ ազդանշան այլ հաճախականություններում տեղակայված բազմաթիվ անհարկի ազդանշաններից: Այսպիսով, ցանկացած ռադիոընդունիչում ցանկալի ռադիոկայանի հաճախականության թյունինգը ապահովվում է տատանողական սխեմաների միջոցով: Տատանողական շղթայի հատկությունը՝ ընտրել մեկին շատ հաճախականություններից, սովորաբար կոչվում է ընտրողականություն կամ ընտրողականություն: Այս դեպքում, շղթայի հաղորդման գործակիցի փոփոխության ինտենսիվությունը, երբ ազդեցության հաճախականությունը անջատվում է ռեզոնանսից, սովորաբար գնահատվում է պարամետրի միջոցով, որը կոչվում է անցողիկ գոտի: Անցումային գոտին ընդունվում է որպես հաճախականության այն միջակայքը, որի ընթացքում հաղորդման գործակիցի նվազումը (կամ աճը, կախված շղթայի տեսակից) ռեզոնանսային հաճախականության մեջ իր արժեքի նկատմամբ չի գերազանցում 0,7 (3 դԲ):

Գծապատկերներում կետավոր գծերը ցույց են տալիս ճիշտ նույն սխեմաների հաճախականության արձագանքը, որոնց տատանողական սխեմաներն ունեն նույն ռեզոնանսային հաճախականությունները, ինչ վերը քննարկված դեպքի համար, բայց ունեն ավելի ցածր որակի գործակից (օրինակ՝ ինդուկտորը փաթաթված է մետաղալարով։ որն ունի բարձր դիմադրություն ուղիղ հոսանքի նկատմամբ): Ինչպես երևում է թվերից, դա ընդլայնում է շղթայի թողունակությունը և վատթարանում նրա ընտրողական հատկությունները: Ելնելով դրանից՝ տատանողական սխեմաները հաշվարկելիս և նախագծելիս պետք է ձգտել բարձրացնել դրանց որակի գործոնը։ Այնուամենայնիվ, որոշ դեպքերում շղթայի որակի գործոնը, ընդհակառակը, պետք է թերագնահատել (օրինակ, ինդուկտորի հետ մի փոքր դիմադրություն ներառելով), ինչը խուսափում է լայնաշերտ ազդանշանների աղավաղումից: Չնայած, եթե գործնականում անհրաժեշտ է մեկուսացնել բավականաչափ լայնաշերտ ազդանշան, ընտրովի սխեմաները, որպես կանոն, կառուցվում են ոչ թե մեկ տատանողական սխեմաների, այլ ավելի բարդ զուգակցված (բազմաշղթա) տատանողական համակարգերի վրա, ներառյալ. բազմաբեկցիոն ֆիլտրեր:

Զուգահեռ տատանողական միացում

Ռադիոտեխնիկայի տարբեր սարքերում, սերիական տատանողական սխեմաների հետ մեկտեղ, հաճախ օգտագործվում են զուգահեռ տատանողական սխեմաներ (նույնիսկ ավելի հաճախ, քան սերիականները): Այստեղ, ռեակտիվության տարբեր օրինաչափություններով երկու ռեակտիվ տարրեր միացված են զուգահեռաբար, ինչպես հայտնի է, երբ տարրերը միացված են զուգահեռ, դուք չեք կարող ավելացնել դրանց դիմադրությունները, կարող եք ավելացնել միայն նրանց հաղորդունակությունը: Նկարը ցույց է տալիս ինդուկտորի ռեակտիվ հաղորդունակության գրաֆիկական կախվածությունը B L = 1 / ωL, կոնդենսատոր B C = -ωC, ինչպես նաև ընդհանուր հաղորդունակություն Ս–ում, այս երկու տարրերը, որը զուգահեռ տատանվող շղթայի ռեակտիվ հաղորդունակությունն է։ Նմանապես, ինչ վերաբերում է մի շարք տատանվող շղթային, կա որոշակի հաճախականություն, որը կոչվում է ռեզոնանս, որի դեպքում կծիկի և կոնդենսատորի ռեակտիվությունը (և հետևաբար հաղորդունակությունը) նույնն է: Այս հաճախականությամբ զուգահեռ տատանվող շղթայի ընդհանուր հաղորդունակությունը առանց կորստի դառնում է զրո: Սա նշանակում է, որ այս հաճախականության դեպքում տատանողական միացումն ունի անսահման մեծ դիմադրություն փոփոխական հոսանքի նկատմամբ։

Եթե ​​գծագրենք շղթայի ռեակտիվության կախվածությունը հաճախականությունից X Σ = 1/B Σ, այս կորը, որը ցույց է տրված ստորև բերված նկարում, կետում ω = ω րկունենա երկրորդ տեսակի ընդհատում։ Իրական զուգահեռ տատանվող շղթայի դիմադրությունը (այսինքն՝ կորուստներով), իհարկե, հավասար չէ անսահմանությանը. այն ավելի ցածր է, այնքան մեծ է միացումում կորուստների օմմիկ դիմադրությունը, այսինքն՝ այն նվազում է ուղիղ համեմատական ​​նվազմանը։ շղթայի որակի գործոնը. Ընդհանուր առմամբ, տատանողական շղթայի որակի գործակից, բնորոշ դիմադրություն և ռեզոնանսային հաճախականություն հասկացությունների ֆիզիկական նշանակությունը, ինչպես նաև դրանց հաշվարկման բանաձևերը վավեր են ինչպես սերիական, այնպես էլ զուգահեռ տատանվող սխեմաների համար:

Զուգահեռ տատանվող շղթայի համար, որտեղ ինդուկտիվությունը, հզորությունը և դիմադրությունը զուգահեռ միացված են, որակի գործակիցը հաշվարկվում է.

Որտեղ Ռ, ԼԵվ Գ- համապատասխանաբար ռեզոնանսային շղթայի դիմադրություն, ինդուկտիվություն և հզորություն:

Դիտարկենք մի շղթա, որը բաղկացած է ներդաշնակ տատանումների գեներատորից և զուգահեռ տատանվող շղթայից: Այն դեպքում, երբ գեներատորի տատանումների հաճախականությունը համընկնում է շղթայի ռեզոնանսային հաճախականության հետ, նրա ինդուկտիվ և հզոր ճյուղերը ունեն հավասար դիմադրություն փոփոխական հոսանքի նկատմամբ, որի արդյունքում շղթայի ճյուղերում հոսանքները նույնը կլինեն: Այս դեպքում ասում են, որ շղթայում ընթացիկ ռեզոնանս կա։ Ինչպես մի շարք տատանվող շղթայի դեպքում, կծիկի և կոնդենսատորի ռեակտիվությունը չեղյալ է համարում միմյանց, և շղթայի դիմադրությունը դրա միջով անցնող հոսանքի նկատմամբ դառնում է զուտ ակտիվ (դիմադրողական): Այս դիմադրության արժեքը, որը հաճախ կոչվում է տեխնոլոգիայի համարժեք, որոշվում է սխեմայի որակի գործոնի և դրա բնորոշ դիմադրության արդյունքով: R eq = Q ρ. Ռեզոնանսից բացի այլ հաճախականություններում շղթայի դիմադրությունը նվազում է և դառնում ռեակտիվ ավելի ցածր հաճախականություններում՝ ինդուկտիվ (քանի որ ինդուկտիվության ռեակտիվությունը նվազում է, քանի որ հաճախությունը նվազում է), իսկ ավելի բարձր հաճախականություններում՝ ընդհակառակը, կոնդենսիվ (քանի որ հզորության ռեակտիվությունը նվազում է աճող հաճախականությամբ):

Եկեք դիտարկենք, թե ինչպես են քառաբևեռ ցանցերի փոխանցման գործակիցները կախված հաճախականությունից, երբ դրանք ներառում են ոչ թե սերիական տատանողական սխեմաներ, այլ զուգահեռներ:

Շղթայի ռեզոնանսային հաճախականության վրա պատկերված չորս տերմինալային ցանցը ներկայացնում է հոսանքի հսկայական դիմադրություն, հետևաբար, երբ ω=ω րդրա փոխանցման գործակիցը մոտ կլինի զրոյին (հաշվի առնելով օհմական կորուստները): Ռեզոնանսայինից բացի այլ հաճախականություններում շղթայի դիմադրությունը կնվազի, իսկ չորս տերմինալային ցանցի փոխանցման գործակիցը կաճի:

Վերևի նկարում ներկայացված չորս տերմինալային ցանցի համար իրավիճակը հակառակը կլինի. ռեզոնանսային հաճախականության դեպքում շղթան կունենա շատ բարձր դիմադրություն, և գրեթե ամբողջ մուտքային լարումը կգնա դեպի ելքային տերմինալներ (այսինքն, փոխանցումը գործակիցը կլինի առավելագույն և մոտ միասնությանը): Եթե ​​մուտքային գործողության հաճախականությունը զգալիորեն տարբերվում է շղթայի ռեզոնանսային հաճախականությունից, ապա քառաբևեռի մուտքային տերմինալներին միացված ազդանշանի աղբյուրը գործնականում կարճ միացված կլինի, իսկ փոխանցման գործակիցը մոտ կլինի զրոյին:

Շարքային տատանողական շղթան մի շղթա է, որը բաղկացած է ինդուկտորից և կոնդենսատորից, որոնք միացված են հաջորդաբար։ Դիագրամների վրա իդեալականՇարքի տատանվող շղթան նշանակված է այսպես.

Իրական տատանվող շղթան ունի կծիկի և կոնդենսատորի կորստի դիմադրություն: Այս ընդհանուր կորստի դիմադրությունը նշվում է R տառով: Արդյունքում, իրականշարքի տատանողական շղթան այսպիսի տեսք կունենա.


R-ը կծիկի և կոնդենսատորի ընդհանուր կորստի դիմադրությունն է

L - կծիկի իրական ինդուկտիվությունը

C-ն ինքնին կոնդենսատորի հզորությունն է

Տատանողական միացում և հաճախականության գեներատոր

Եկեք կատարենք դասական փորձ, որը կա էլեկտրոնիկայի յուրաքանչյուր դասագրքում: Դա անելու համար եկեք միասին հավաքենք հետևյալ դիագրամը.


Մեր գեներատորը կարտադրի սինուս:

Որպեսզի տատանվող շղթայով տատանվող շղթայով արձանագրենք, մենք շղթային միացնենք 0,5 Օմ ցածր դիմադրությամբ շունտային ռեզիստոր և կհեռացնենք դրանից լարումը։ Այսինքն, այս դեպքում մենք օգտագործում ենք շանթ՝ շղթայում ընթացիկ ուժը վերահսկելու համար:


Եվ ահա իրականում ինքնին դիագրամն է.


Ձախից աջ՝ շունտային ռեզիստոր, ինդուկտոր և կոնդենսատոր: Ինչպես արդեն հասկացաք, դիմադրություն R-ը կծիկի և կոնդենսատորի ընդհանուր կորստի դիմադրությունն է, քանի որ իդեալական ռադիո տարրեր չկան: Այն «թաքնված է» կծիկի և կոնդենսատորի ներսում, ուստի իրական միացումում մենք այն չենք տեսնի որպես առանձին ռադիոտարր:

Այժմ մեզ մնում է միայն միացնել այս շղթան հաճախականության գեներատորին և օսցիլոսկոպին և այն անցկացնել որոշ հաճախականությունների միջով՝ շանթից վերցնելով օսցիլոգրամը: U w, ինչպես նաև ինքնին գեներատորից օսցիլոգրամ վերցնելը U ԳԵՆ.


Շանթից մենք կհեռացնենք լարումը, որն արտացոլում է հոսանքի վարքագիծը միացումում, իսկ գեներատորից գեներատորի ազդանշանն ինքնին: Եկեք անցնենք մեր շղթան որոշ հաճախականությունների միջով և տեսնենք, թե ինչն է:

Հաճախականության ազդեցությունը տատանվող շղթայի դիմադրության վրա

Այսպիսով, եկեք գնանք: Շղթայում ես վերցրեցի 1 µF կոնդենսատոր և 1 mH ինդուկտոր: Գեներատորի վրա ես դրեցի սինուսային ալիք 4 վոլտ տատանումով: Հիշենք կանոնը. եթե շղթայում ռադիոէլեմենտների միացումը հաջորդաբար տեղի է ունենում, նշանակում է, որ դրանց միջով անցնում է նույն հոսանքը։

Կարմիր ալիքի ձևը հաճախականության գեներատորի լարումն է, իսկ դեղին ալիքի ձևը հոսանքի ցուցադրումն է շանթ դիմադրության վրայով լարման միջոցով:

Հաճախականությունը 200 Հերց կոպեկներով.


Ինչպես տեսնում ենք, այս հաճախականությամբ այս շղթայում հոսանք կա, բայց այն շատ թույլ է

Հաճախականության ավելացում: 600 Հերց կոպեկով


Այստեղ մենք կարող ենք հստակ տեսնել, որ ընթացիկ ուժգնությունը մեծացել է, և մենք նաև տեսնում ենք, որ ընթացիկ օսցիլոգրամը առաջ է լարումից: Կոնդենսատորի հոտ է գալիս:

Հաճախականության ավելացում: 2 Կիլոհերց


Ներկայիս ուժն էլ ավելի մեծացավ։

3 Կիլոհերց


Ներկայիս ուժը մեծացել է. Ուշադրություն դարձրեք նաև, որ փուլային հերթափոխը սկսել է նվազել:

4,25 Կիլոհերց


Օսցիլոգրամները գրեթե միաձուլվում են մեկի մեջ: Լարման և հոսանքի միջև փուլային տեղաշարժը դառնում է գրեթե աննկատ:

Եվ որոշ հաճախականության դեպքում ընթացիկ ուժը դարձավ առավելագույնը, իսկ փուլային հերթափոխը դարձավ զրոյական: Հիշեք այս պահը. Դա մեզ համար շատ կարևոր է լինելու։



Հենց վերջերս հոսանքը լարումից առաջ էր, բայց այժմ այն ​​արդեն սկսել է հետ մնալ այն բանից հետո, երբ դրա հետ փուլային հարթեցվել է: Քանի որ հոսանքն արդեն ետ է մնում լարումից, այն արդեն ինդուկտորի ռեակտիվության հոտ է գալիս:

Մենք էլ ավելի ենք ավելացնում հաճախականությունը


Ընթացիկ ուժը սկսում է ընկնել, և փուլային հերթափոխը մեծանում է:

22 Կիլոհերց


74 Կիլոհերց


Ինչպես տեսնում եք, հաճախականության աճով, տեղաշարժը մոտենում է 90 աստիճանի, իսկ հոսանքը գնալով պակասում է:

Ռեզոնանս

Եկեք ավելի սերտ նայենք հենց այն պահին, երբ փուլային հերթափոխը զրոյական էր, իսկ շարքի տատանողական միացումով անցնող հոսանքը առավելագույնը.

Այս երեւույթը կոչվում է ռեզոնանս.

Ինչպես հիշում եք, եթե մեր դիմադրությունը դառնում է փոքր, և այս դեպքում կծիկի և կոնդենսատորի կորստի դիմադրությունները շատ փոքր են, ապա մի մեծ հոսանք սկսում է հոսել միացումում Օհմի օրենքի համաձայն. I=U/R. Եթե ​​գեներատորը հզոր է, ապա դրա վրա լարումը չի փոխվում, և դիմադրությունը դառնում է աննշան և վոյլա: Հոսանքը անձրևից հետո աճում է սնկերի պես, ինչը մենք տեսանք՝ դիտելով դեղին օսցիլոգրամը ռեզոնանսով:

Թոմսոնի բանաձեւը

Եթե ​​ռեզոնանսում կծիկի ռեակտիվությունը հավասար է կոնդենսատորի ռեակտիվությանը X L =X C, ապա դուք կարող եք հավասարեցնել դրանց ռեակտանսները և այնտեղից հաշվարկել ռեզոնանսի առաջացման հաճախականությունը: Այսպիսով, կծիկի ռեակտիվությունը արտահայտվում է բանաձևով.

Կոնդենսատորի ռեակտիվությունը հաշվարկվում է բանաձևով.

Երկու կողմերն էլ հավասարեցնում ենք ու այստեղից հաշվում Ֆ:

Այս դեպքում մենք ստացել ենք բանաձևը ռեզոնանսային հաճախականություն. Այս բանաձևը կոչվում է այլ կերպ Թոմսոնի բանաձեւը, ինչպես հասկանում եք՝ ի պատիվ այն դուրս բերած գիտնականի։

Եկեք օգտագործենք Թոմսոնի բանաձևը՝ հաշվարկելու մեր շարքի տատանողական շղթայի ռեզոնանսային հաճախականությունը։ Դրա համար ես կօգտագործեմ իմ RLC տրանզիստորաչափը:

Մենք չափում ենք կծիկի ինդուկտիվությունը.


Եվ մենք չափում ենք մեր կարողությունները.


Մենք հաշվարկում ենք մեր ռեզոնանսային հաճախականությունը՝ օգտագործելով բանաձևը.

Ես ստացել եմ 5,09 Կիլոհերց:

Օգտագործելով հաճախականության ճշգրտում և օսցիլոսկոպ, ես բռնեցի ռեզոնանս 4,78 Կիլոհերց հաճախականությամբ (գրված է ներքևի ձախ անկյունում)

Եկեք 200 կոպեկ Հերց սխալը դուրս գրենք գործիքների չափման սխալից։ Ինչպես տեսնում եք, Թոմփսոնի բանաձեւն աշխատում է.

Լարման ռեզոնանս

Եկեք վերցնենք կծիկի և կոնդենսատորի այլ պարամետրեր և տեսնենք, թե ինչ է կատարվում ռադիոյի տարրերի վրա: Պետք է ամեն ինչ մանրակրկիտ պարզել ;-): Ես վերցնում եմ 22 միկրոհենրի ինդուկտիվությամբ ինդուկտոր.


և 1000 pF կոնդենսատոր


Այնպես որ, ռեզոնանսը որսալու համար չեմ ավելացնի. Ես ավելի խորամանկ բան կանեմ.

Քանի որ իմ հաճախականության գեներատորը չինական է և ցածր էներգիայի, ռեզոնանսի ժամանակ մենք ունենք միայն ակտիվ կորստի դիմադրություն R շղթայում: Սրա արդյունքում հաճախականության գեներատորի ներքին դիմադրության վրա զգալի լարման անկում է տեղի ունենում, և գեներատորի ելքային հաճախականության ամպլիտուդը նվազում է: Ես կբռնեմ այս ամպլիտուդի նվազագույն արժեքը։ Հետեւաբար, սա կլինի տատանողական շղթայի ռեզոնանսը: Գեներատորի գերբեռնումը լավ չէ, բայց ինչ չի կարելի անել հանուն գիտության:

Դե, եկեք սկսենք ;-): Եկեք նախ հաշվարկենք ռեզոնանսային հաճախականությունը Թոմսոնի բանաձևով. Դա անելու համար ես ինտերնետում բացում եմ առցանց հաշվիչ և արագ հաշվարկում այս հաճախականությունը: Ես ստացել եմ 1,073 մեգահերց:

Ես բռնում եմ ռեզոնանսը հաճախականության գեներատորի վրա իր նվազագույն ամպլիտուդային արժեքներով: Պարզվեց այսպիսի մի բան.


Պիկից գագաթ ամպլիտուդ 4 վոլտ

Չնայած հաճախականության գեներատորն ունի ավելի քան 17 վոլտ ճոճանակ: Ահա այսպես լարվածությունը շատ իջավ։ Եվ ինչպես տեսնում եք, ռեզոնանսային հաճախականությունը մի փոքր տարբերվում է հաշվարկվածից՝ 1,109 Մեգահերց։


Հիմա մի քիչ զվարճալի ;-)

Սա այն ազդանշանն է, որը մենք կիրառում ենք մեր սերիական տատանողական սխեմայի վրա.


Ինչպես տեսնում եք, իմ գեներատորը ի վիճակի չէ մեծ հոսանք փոխանցել տատանվող շղթային ռեզոնանսային հաճախականությամբ, ուստի ազդանշանը պարզվեց, որ նույնիսկ փոքր-ինչ աղավաղված է գագաթնակետերում:

Դե, հիմա ամենահետաքրքիր մասը. Եկեք չափենք լարման անկումը կոնդենսատորի և կծիկի վրա ռեզոնանսային հաճախականությամբ: Այսինքն, այն կունենա հետևյալ տեսքը.


Մենք նայում ենք կոնդենսատորի լարմանը.


Ամպլիտուդային ճոճանակը 20 վոլտ է (5x4): Որտեղ? Ի վերջո, մենք սինուսային ալիք ենք մատակարարել տատանողական շղթային 2 վոլտ հաճախականությամբ:


Լավ, գուցե օսցիլոսկոպին ինչ-որ բան է պատահել։ Եկեք չափենք լարումը կծիկի վրա.


Ժողովուրդ! Անվճար!!! Մենք գեներատորից մատակարարեցինք 2 վոլտ, բայց ստացանք 20 վոլտ ինչպես կծիկի, այնպես էլ կոնդենսատորի վրա: Էներգիայի ավելացում 10 անգամ: Պարզապես ժամանակ ունեցեք էներգիան հեռացնելու կամ կոնդենսատորից կամ կծիկից:

Դե լավ, քանի որ դա այդպես է... Ես վերցնում եմ 12 վոլտանոց մոպեդի լամպ և միացնում եմ կոնդենսատորին կամ կծիկին։ Լամպը կարծես գիտի, թե ինչ հաճախականությամբ աշխատել և ինչ հոսանք սպառել: Ես ամպլիտուդը դրեցի այնպես, որ կծիկի կամ կոնդենսատորի վրա լինի մոտ 20 վոլտ, քանի որ արմատի միջին քառակուսի լարումը կլինի ինչ-որ տեղ մոտ 14 վոլտ, և ես դրանց վրա մեկ առ մեկ միացնում եմ լամպ.



Ինչպես տեսնում եք, ամբողջական զրո: Լույսը չի վառվի, այնպես որ սափրվեք, ազատ էներգիայի սիրահարներ): Չե՞ք մոռացել, որ հզորությունը որոշվում է հոսանքի և լարման արտադրյալով, չէ՞։ Թվում է, թե բավականաչափ լարում կա, բայց ավաղ, ընթացիկ ուժը: Հետեւաբար, շարքի տատանողական սխեման նույնպես կոչվում է նեղաշերտ (ռեզոնանսային) լարման ուժեղացուցիչ, ոչ թե իշխանություն։

Եկեք ամփոփենք այն, ինչ մենք գտանք այս փորձերից:

Ռեզոնանսում լարումը կծիկի և կոնդենսատորի վրա պարզվեց, որ շատ ավելի մեծ է, քան այն, ինչ մենք կիրառեցինք տատանողական միացումում: Այս դեպքում մենք ստացել ենք 10 անգամ ավելի։ Ինչու՞ է կծիկի վրա լարումը ռեզոնանսում հավասար կոնդենսատորի լարմանը: Սա հեշտ է բացատրել: Քանի որ մի շարք տատանվող շղթայում կծիկը և հաղորդիչը հաջորդում են միմյանց, հետևաբար, միևնույն հոսանքը հոսում է շղթայում:

Ռեզոնանսում կծիկի ռեակտիվությունը հավասար է կոնդենսատորի ռեակտիվությանը: Համաձայն շունտի կանոնի, մենք գտնում ենք, որ լարումը ընկնում է կծիկի վրա U L = IX L, և կոնդենսատորի վրա U C = IX C. Եվ քանի որ ռեզոնանսում մենք ունենք X L = X C, ապա մենք ստանում ենք դա U L = U C, շղթայում հոսանքը նույնն է ;-): Հետևաբար, ռեզոնանսը տատանողական շղթայում կոչվում է նաև լարման ռեզոնանս, որովհետեւ ռեզոնանսային հաճախականությամբ կծիկի վրայով լարումը հավասար է կոնդենսատորի վրայի լարմանը.

Որակի գործոն

Դե, քանի որ մենք սկսեցինք առաջ քաշել տատանողական սխեմաների թեման, մենք չենք կարող անտեսել այնպիսի պարամետր, ինչպիսին է. որակի գործոնտատանողական միացում. Քանի որ մենք արդեն կատարել ենք որոշ փորձեր, մեզ համար ավելի հեշտ կլինի որոշել որակի գործոնը՝ ելնելով լարման ամպլիտուդից։ Որակի գործակիցը նշվում է տառով Քև հաշվարկվում է առաջին պարզ բանաձևով.


Հաշվարկենք որակի գործոնը մեր դեպքում։

Քանի որ մեկ քառակուսի ուղղահայաց բաժանելու արժեքը 2 վոլտ է, հետևաբար, հաճախականության գեներատորի ազդանշանի ամպլիտուդը 2 վոլտ է:

Եվ սա այն է, ինչ մենք ունենք կոնդենսատորի կամ կծիկի տերմինալներում: Այստեղ մեկ քառակուսի ուղղահայաց բաժանելու գինը 5 վոլտ է։ Մենք հաշվում ենք քառակուսիները և բազմապատկում: 5x4=20 վոլտ.

Մենք հաշվարկում ենք որակի գործոնի բանաձևով.


Q=20/2=10. Սկզբունքորեն՝ մի քիչ և ոչ քիչ։ Դա տեղի կունենա: Այսպես կարելի է գործնականում գտնել որակի գործոն։

Կա նաև որակի գործակիցը հաշվարկելու երկրորդ բանաձևը.

Որտեղ

R – կորստի դիմադրություն շղթայում, Օհմ

L – ինդուկտիվություն, Հենրի

C – հզորություն, Ֆարադ

Իմանալով որակի գործոնը, դուք հեշտությամբ կարող եք գտնել կորստի դիմադրությունը Ռշարքի տատանողական միացում.

Ուզում եմ մի քանի խոսք ավելացնել նաև որակի գործոնի մասին։ Շղթայի որակի գործոնը տատանողական սխեմայի որակական ցուցիչ է: Հիմնականում նրանք միշտ փորձում են մեծացնել այն տարբեր հնարավոր եղանակներով։ Եթե ​​նայեք վերը նշված բանաձևին, կարող եք հասկանալ, որ որակի գործոնը բարձրացնելու համար մենք պետք է ինչ-որ կերպ նվազեցնել տատանվող շղթայի կորստի դիմադրությունը: Կորուստների առյուծի բաժինը վերաբերում է ինդուկտորին, քանի որ այն կառուցվածքային առումով արդեն մեծ կորուստներ ունի։ Այն փաթաթված է մետաղալարից և շատ դեպքերում ունի միջուկ։ Բարձր հաճախականությունների դեպքում մետաղալարում սկսում է հայտնվել մաշկի էֆեկտ, որն էլ ավելի է կորուստներ բերում շղթայի մեջ:

Ամփոփում

Շարքային տատանվող շղթան բաղկացած է ինդուկտորից և կոնդենսատորից, որոնք միացված են հաջորդաբար:

Որոշակի հաճախականության դեպքում կծիկի ռեակտիվությունը հավասար է կոնդենսատորի ռեակտիվությանը և այնպիսի երևույթի, ինչպիսին է. ռեզոնանս.

Ռեզոնանսում կծիկի և կոնդենսատորի ռեակտիվները, չնայած մեծությամբ հավասար են, բայց նշանով հակառակ են, ուստի դրանք հանվում են և գումարվում զրոյի: Շղթայում մնում է միայն ակտիվ կորստի դիմադրություն R:

Ռեզոնանսի ժամանակ շղթայում ընթացիկ ուժը դառնում է առավելագույնը, քանի որ կծիկի և R կոնդենսատորի կորստի դիմադրությունը փոքր արժեք է կազմում:

Ռեզոնանսում կծիկի վրայով լարումը հավասար է կոնդենսատորի լարմանը և գերազանցում է գեներատորի լարումը:

Գործակիցը, որը ցույց է տալիս, թե քանի անգամ է կծիկի կամ կոնդենսատորի լարումը գերազանցում գեներատորի լարումը, կոչվում է շարքի տատանողական սխեմայի որակի գործակից Q և ցույց է տալիս տատանողական շղթայի որակական գնահատումը: Հիմնականում նրանք փորձում են Q-ն հնարավորինս մեծացնել:

Ցածր հաճախականությունների դեպքում տատանողական շղթան ռեզոնանսից առաջ ունի հզոր հոսանքի բաղադրիչ, իսկ ռեզոնանսից հետո՝ ինդուկտիվ հոսանքի բաղադրիչ։

ԷԼԵԿՏՐԱՄԱԳՆԻՍԱԿԱՆ Տատանումներ.
ԱՆՎՃԱՐ ԵՎ ՀԱՐԿԱԴՐՎԱԾ ԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ ՏԱՐՏՐԱՑՈՒՄՆԵՐ.

Էլեկտրամագնիսական տատանումները էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի փոխկապակցված տատանումներ են։

Էլեկտրամագնիսական թրթռումները հայտնվում են տարբեր էլեկտրական սխեմաներում: Այս դեպքում լիցքի քանակը, լարումը, հոսանքի ուժը, էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը, մագնիսական դաշտի ինդուկցիան և այլ էլեկտրադինամիկական մեծություններ տատանվում են։

Ազատ էլեկտրամագնիսական տատանումները առաջանում են էլեկտրամագնիսական համակարգում՝ այն հավասարակշռության վիճակից հեռացնելուց հետո, օրինակ՝ կոնդենսատորին լիցք հաղորդելով կամ շղթայի մի հատվածում հոսանքը փոխելով։

Սրանք թուլացած տատանումներ են, քանի որ համակարգին փոխանցվող էներգիան ծախսվում է ջեռուցման և այլ գործընթացների վրա:

Հարկադիր էլեկտրամագնիսական տատանումները չխոնարհված տատանումներ են միացումում, որն առաջանում է արտաքին պարբերաբար փոփոխվող սինուսոիդային EMF-ով:

Էլեկտրամագնիսական տատանումները նկարագրվում են նույն օրենքներով, ինչ մեխանիկականները, թեև այդ տատանումների ֆիզիկական բնույթը բոլորովին այլ է։

Էլեկտրական թրթռումները էլեկտրամագնիսականների հատուկ դեպք են, երբ դիտարկվում են միայն էլեկտրական մեծությունների թրթռումները։ Այս դեպքում խոսում են փոփոխական հոսանքի, լարման, հզորության եւ այլնի մասին։

Տատանման շղթա

Տատանողական շղթան էլեկտրական շղթա է, որը բաղկացած է C հզորությամբ կոնդենսատորից, L ինդուկտիվությամբ կծիկից և R դիմադրությամբ միացվող դիմադրությունից։

Տատանողական շղթայի կայուն հավասարակշռության վիճակը բնութագրվում է էլեկտրական դաշտի (կոնդենսատորը լիցքավորված չէ) և մագնիսական դաշտի (կծիկի միջով հոսանք չկա) նվազագույն էներգիայով։

Բուն համակարգի հատկություններն արտահայտող մեծություններ (համակարգի պարամետրեր)՝ L և m, 1/C և k

համակարգի վիճակը բնութագրող մեծություններ.

մեծություններ, որոնք արտահայտում են համակարգի վիճակի փոփոխության արագությունը. u = x"(t)Եվ i = q"(t).

ԷԼԵԿՏՐԱՄԱԳՆԻՍԱԿԱՆ ՏԱՐՏՐԱՑՈՒՄՆԵՐԻ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐՆԵՐԸ

Կարելի է ցույց տալ, որ անվճար թրթռումների հավասարումը լիցքավորման համար q = q(t)կոնդենսատորը միացումում ունի ձև

Որտեղ ք"ժամանակի նկատմամբ լիցքի երկրորդ ածանցյալն է։ Մեծություն

ցիկլային հաճախականությունն է։ Նույն հավասարումները նկարագրում են հոսանքի, լարման և այլ էլեկտրական և մագնիսական մեծությունների տատանումները։

(1) հավասարման լուծումներից է հարմոնիկ ֆունկցիան

Շղթայում տատանումների ժամանակաշրջանը տրվում է բանաձևով (Թոմսոն).

Ֆ = ώt + φ 0 մեծությունը, որը կանգնած է սինուսի կամ կոսինուսի նշանի տակ, տատանման փուլն է։

Փուլը որոշում է տատանվող համակարգի վիճակը ցանկացած ժամանակ t.

Շղթայի հոսանքը ժամանակի նկատմամբ հավասար է լիցքի ածանցյալին, այն կարող է արտահայտվել

Ֆազային հերթափոխն ավելի հստակ արտահայտելու համար եկեք կոսինուսից անցնենք սինուսի

ՓՈՓՈԽԱԿԱՆ ԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ ՀՈՍԱՆՔ

1. Հարմոնիկ EMF-ն առաջանում է, օրինակ, շրջանակում, որը պտտվում է հաստատուն անկյունային արագությամբ միատեսակ մագնիսական դաշտում՝ ինդուկցիայով B. Մագնիսական հոսք Ֆտարածքով շրջանակի պիրսինգ Ս,

որտեղ է անկյունը նորմալի և շրջանակի և մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի միջև:

Ֆարադեյի էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքի համաձայն, ինդուկացված էմֆ-ը հավասար է

որտեղ է մագնիսական ինդուկցիայի հոսքի փոփոխության արագությունը:

Ներդաշնակորեն փոփոխվող մագնիսական հոսքը առաջացնում է sinusoidal induced emf

որտեղ է ինդուկտիվ emf-ի ամպլիտուդային արժեքը:

2. Եթե արտաքին ներդաշնակ EMF-ի աղբյուրը միացված է շղթային

այնուհետև դրանում կառաջանան հարկադիր տատանումներ, որոնք տեղի կունենան ώ ցիկլային հաճախականությամբ, որը համընկնում է աղբյուրի հաճախականության հետ։

Այս դեպքում հարկադիր տատանումները կատարում են լիցք q՝ պոտենցիալ տարբերություն u, ընթացիկ ուժ եսև այլ ֆիզիկական մեծություններ: Սրանք չամրացված տատանումներ են, քանի որ էներգիան մատակարարվում է միացում աղբյուրից, որը փոխհատուցում է կորուստները: Հոսանքը, լարումը և այլ մեծությունները, որոնք ներդաշնակորեն փոխվում են շղթայում, կոչվում են փոփոխականներ: Նրանք ակնհայտորեն փոխվում են չափերով և ուղղություններով: Հոսանքները և լարումները, որոնք փոխվում են միայն մեծությամբ, կոչվում են իմպուլսային:

Ռուսաստանում արդյունաբերական AC սխեմաներում ընդունված հաճախականությունը 50 Հց է:

Հաշվարկելու համար Q ջերմության քանակությունը, որը թողարկվում է, երբ փոփոխական հոսանքն անցնում է ակտիվ դիմադրությամբ R հաղորդիչով, առավելագույն հզորության արժեքը չի կարող օգտագործվել, քանի որ այն ձեռք է բերվում միայն ժամանակի որոշակի կետերում: Անհրաժեշտ է օգտագործել միջին հզորությունը տվյալ ժամանակաշրջանի ընթացքում՝ ժամանակաշրջանի ընթացքում միացում մուտք գործող W ընդհանուր էներգիայի հարաբերակցությունը ժամանակաշրջանի արժեքին.

Հետևաբար, T ժամանակի ընթացքում թողարկված ջերմության քանակը.

Փոփոխական հոսանքի I արդյունավետ արժեքը հավասար է այդպիսի ուղղակի հոսանքի ուժին, որը T պարբերաշրջանին հավասար ժամանակում թողարկում է նույն քանակությամբ ջերմություն, ինչ փոփոխական հոսանքը.

Այսպիսով, արդյունավետ ընթացիկ արժեքը

Նմանապես, արդյունավետ լարման արժեքը

Տրանսֆորմատոր

Տրանսֆորմատոր- սարք, որը մի քանի անգամ ավելացնում կամ նվազեցնում է լարումը` գործնականում առանց էներգիայի կորստի:

Տրանսֆորմատորը բաղկացած է առանձին թիթեղներից հավաքված պողպատե միջուկից, որի վրա ամրացված են մետաղալարերի ոլորուններով երկու պարույր։ Առաջնային ոլորուն միացված է փոփոխական լարման աղբյուրին, իսկ էլեկտրաէներգիա սպառող սարքերը միացված են երկրորդական ոլորուն:

Չափը

կոչվում է փոխակերպման հարաբերակցություն: Նվազող տրանսֆորմատորի համար K > 1, բարձրացող տրանսֆորմատորի համար K< 1.

Օրինակ.Տատանվող շղթայի կոնդենսատորի թիթեղների լիցքը ժամանակի ընթացքում փոխվում է հավասարման համաձայն: Գտե՛ք շղթայում տատանումների ժամանակաշրջանը և հաճախականությունը, ցիկլային հաճախականությունը, լիցքի տատանումների ամպլիտուդը և հոսանքի տատանումների ամպլիտուդը: Գրի՛ր հոսանքի կախվածությունը ժամանակից արտահայտող i = i(t) հավասարումը։

Հավասարումից հետևում է, որ. Ժամանակահատվածը որոշվում է ցիկլային հաճախականության բանաձևով

Տատանումների հաճախականությունը

Ընթացիկ ուժի կախվածությունը ժամանակից ունի հետևյալ ձևը.

Ընթացիկ ամպլիտուդ.

Պատասխան.լիցքը տատանվում է 0,02 վ պարբերությամբ և 50 Հց հաճախականությամբ, որը համապատասխանում է 100 ռադ/վ ցիկլային հաճախականությանը, ընթացիկ տատանումների ամպլիտուդը 510 3 Ա է, հոսանքը տատանվում է ըստ օրենքի.

ես=-5000 sin100t

Առաջադրանքներ և թեստեր «Թեմա 10. «Էլեկտրամագնիսական տատանումներ և ալիքներ» թեմայով.

  • Լայնակի և երկայնական ալիքներ: Ալիքի երկարություն - Մեխանիկական թրթռումներ և ալիքներ: Հնչյուն 9-րդ դասարան


 

Կարող է օգտակար լինել կարդալ.