როგორ ხდება რხევის პროცესი წრედში. ძაბვის რეზონანსი რიგის რხევის წრეში

რადიოინჟინერიაში ფართოდ გამოიყენება ელექტრული სქემები, რომლებიც შედგება ინდუქტორისა და კონდენსატორისგან. რადიოინჟინერიაში ასეთ სქემებს რხევადი სქემები ეწოდება. ალტერნატიული დენის წყარო შეიძლება დაუკავშირდეს რხევად წრეს ორი გზით: სერიულად (სურათი 1a) და პარალელურად (სურათი 1ბ).

სურათი 1. რხევითი წრედის სქემატური აღნიშვნა.ა) სერიის რხევითი წრე; ბ) პარალელური რხევითი წრე.

განვიხილოთ რხევითი წრის ქცევა ალტერნატიული დენის წრეში ზე მიკროსქემის და დენის წყაროს სერიული კავშირი(სურათი 1a).

ჩვენ ვიცით, რომ ასეთი წრე უზრუნველყოფს ალტერნატიულ დენს რეაქტიულობით ტოლი:

სად რ L არის ინდუქტორის აქტიური წინააღმდეგობა ohms-ში;

ωL, არის ინდუქტორის ინდუქციური რეაქტიულობა ომებში;

1/ωC- კონდენსატორის ტევადობა ohms-ში.

Coil წინააღმდეგობა რ L პრაქტიკულად ძალიან ცოტა იცვლება სიხშირის ცვლილებისას (თუ უგულებელვყოფთ ზედაპირულ ეფექტს). ინდუქციური და ტევადი რეაქტიულობა ძალიან არის დამოკიდებული სიხშირეზე, კერძოდ: ინდუქციური რეაქტიულობა ωLიზრდება დენის სიხშირისა და ტევადობის პირდაპირპროპორციულად 1/ωCმცირდება დენის სიხშირის მატებასთან ერთად, ანუ ის უკუპროპორციულია მიმდინარე სიხშირის.

აქედან დაუყოვნებლივ ირკვევა, რომ სერიის რხევითი წრედის რეაქტიულობა ასევე დამოკიდებულია სიხშირეზე და რხევითი წრე უზრუნველყოფს არათანაბარ წინააღმდეგობას სხვადასხვა სიხშირის დენებს.

თუ გავზომავთ რხევადი წრედის რეაქტიულობას სხვადასხვა სიხშირეზე, აღმოვაჩენთ, რომ დაბალი სიხშირის რეგიონში სერიული წრედის წინააღმდეგობა ძალიან მაღალია; სიხშირის მატებასთან ერთად ის იკლებს გარკვეულ ზღვრამდე და შემდეგ კვლავ იწყებს ზრდას.

ეს აიხსნება იმით, რომ დაბალი სიხშირის რეგიონში დენი განიცდის მაღალ წინააღმდეგობას კონდენსატორისგან, მაგრამ სიხშირის მატებასთან ერთად, ინდუქციური რეაქტიულობა იწყებს მოქმედებას, ანაზღაურებს ტევადობის რეაქციის ეფექტს.

გარკვეულ სიხშირეზე ინდუქციური რეაქციის ტოლი ხდება ტევადობის რეაქტიულობის, ე.ი.

ისინი გააუქმებენ ერთმანეთს და წრედის მთლიანი რეაქტიულობა გახდება ნული:

ამ შემთხვევაში, სერიის რხევითი წრედის რეაქტიულობა ტოლი იქნება მხოლოდ მის აქტიურ წინააღმდეგობას, ვინაიდან

სიხშირის შემდგომი ზრდით, დენი განიცდის უფრო და უფრო მეტ წინააღმდეგობას კოჭის ინდუქციურობისგან, ხოლო ტევადობის კომპენსაციის ეფექტი მცირდება. ამრიგად, მიკროსქემის რეაქტიულობა კვლავ დაიწყებს ზრდას.

ნახაზი 2a გვიჩვენებს მრუდი, რომელიც გვიჩვენებს რიგის რხევითი წრის რეაქტიულობის ცვლილებას, როდესაც იცვლება დენის სიხშირე.

სურათი 2. ძაბვის რეზონანსი.ა) წინაღობის ცვლილების სიხშირეზე დამოკიდებულება; ბ) რეაქციის დამოკიდებულება წრედის აქტიურ წინააღმდეგობაზე; გ) რეზონანსული მრუდები.

დენის სიხშირე, რომლის დროსაც რხევადი წრედის წინააღმდეგობა მინიმალურია, ეწოდება რეზონანსული სიხშირეან რეზონანსული სიხშირერხევითი წრე.

რეზონანსულ სიხშირეზე თანასწორობა მოქმედებს:

რომლის გამოყენებითაც ადვილია რეზონანსული სიხშირის დადგენა:

(1)

ამ ფორმულების ერთეულებია ჰერცი, ჰენრი და ფარადი.

(1) ფორმულიდან ირკვევა, რომ რაც უფრო მცირეა რხევითი წრედის ტევადობა და თვითინდუქციურობა, მით მეტი იქნება მისი რეზონანსული სიხშირე.

აქტიური წინააღმდეგობის ღირებულება რ ლარ ახდენს გავლენას რეზონანსულ სიხშირეზე, მაგრამ ცვლილების ბუნება დამოკიდებულია მასზე ზ. სურათი 2b გვიჩვენებს რხევის მიკროსქემის რეაქტიულობის ცვლილებების რამდენიმე გრაფიკს იმავე მნიშვნელობებზე ლდა თან, მაგრამ განსხვავებული რ ლ. ამ ფიგურიდან ჩანს, რომ რაც უფრო დიდია სერიის რხევითი წრედის აქტიური წინააღმდეგობა, მით უფრო მუნჯი ხდება რეაქტიულობის ცვლილების მრუდი.

ახლა ვნახოთ, როგორ შეიცვლება დენის სიძლიერე რხევის წრეში, თუ შევცვლით დენის სიხშირეს. ამ შემთხვევაში, ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ ალტერნატიული დენის წყაროს მიერ შემუშავებული ძაბვა ყოველთვის იგივე რჩება.

ვინაიდან მიმდინარე წყარო სერიულად არის დაკავშირებული ლდა თანწრე, მაშინ კოჭსა და კონდენსატორში გამავალი დენის სიძლიერე უფრო დიდი იქნება, რაც უფრო დაბალი იქნება მთლიანობაში რხევითი წრედის რეაქტიულობა, ვინაიდან

მაშინვე გამოდის, რომ რეზონანსის დროს რხევის წრეში დენის სიძლიერე ყველაზე დიდი იქნება. დენის სიდიდე რეზონანსზე დამოკიდებული იქნება AC წყაროს ძაბვაზე და მიკროსქემის აქტიურ წინააღმდეგობაზე:

ნახაზზე 2d გვიჩვენებს დენის სიძლიერის ცვლილებების გრაფიკების სერიას რიგ რხევის წრეში დენის სიხშირის შეცვლისას, ე.წ. რეზონანსული მრუდები. ამ ფიგურიდან ჩანს, რომ რაც უფრო დიდია მიკროსქემის აქტიური წინააღმდეგობა, მით უფრო მუნჯია რეზონანსის მრუდი.

რეზონანსის დროს, მიმდინარე სიძლიერემ შეიძლება მიაღწიოს უზარმაზარ მნიშვნელობებს შედარებით მცირე გარედან EMF. ამრიგად, ძაბვის ვარდნა მიკროსქემის ინდუქციურ და ტევადურ წინააღმდეგობებზე, ანუ კოჭის გასწვრივ და კონდენსატორის გასწვრივ, შეიძლება მიაღწიოს ძალიან დიდ მნიშვნელობებს და ბევრად აღემატებოდეს გარე ძაბვის სიდიდეს.

ბოლო განცხადება შეიძლება ერთი შეხედვით უცნაურად მოგეჩვენოთ, მაგრამ უნდა გახსოვდეთ, რომ ტევადობის და ინდუქციური რეაქტიულების ძაბვის ფაზები ერთმანეთთან შედარებით 180°-ით არის გადაადგილებული, ანუ მყისიერი ძაბვის მნიშვნელობები კოჭზე და კონდენსატორები ყოველთვის მიმართულია საპირისპირო მიმართულებით. შედეგად, დიდი ძაბვები, რომლებიც არსებობს მიკროსქემის შიგნით რეზონანსის დროს მის კოჭსა და კონდენსატორზე, არ ვლინდება მიკროსქემის გარეთ, ურთიერთ ანაზღაურებით.

ჩვენ მიერ გაანალიზებული სერიების რეზონანსის შემთხვევა ე.წ ძაბვის რეზონანსი, ვინაიდან ამ შემთხვევაში რეზონანსის მომენტში ხდება ძაბვის მკვეთრი მატება რხევითი წრედის L და C-ზე.

ნებისმიერ სამაუწყებლო მიმღებში, მიუხედავად მისი სირთულისა, არის აბსოლუტურად სამი ელემენტი, რომელიც უზრუნველყოფს მის შესრულებას. ეს ელემენტებია რხევადი წრე, დეტექტორი და ტელეფონები, ან, თუ მიმღებს აქვს AF გამაძლიერებელი, პირდაპირი გამოსხივების დინამიური თავი. თქვენი პირველი მიმღები, აწყობილი და გამოცდილი წინა საუბრის დროს, შედგებოდა მხოლოდ ამ სამი ელემენტისგან. რხევითი წრე, რომელიც მოიცავდა დამიწებულ ანტენას, უზრუნველყოფდა მიმღებს რადიოსადგურის ტალღაზე დარეგულირებას; დეტექტორმა გადააქცია მოდულირებული რადიოსიხშირული რხევები აუდიო სიხშირის რხევებად, რომლებიც ტელეფონებმა გადააქცია ხმად. მათ გარეშე, ან რომელიმე მათგანის გარეშე, რადიო მიღება შეუძლებელია.

რა არის რადიო მიმღების ამ სავალდებულო ელემენტების მოქმედების არსი?

რხევის წრე

უმარტივესი რხევადი წრედის სტრუქტურა და მისი დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 38. როგორც ხედავთ, იგი შედგება კოჭის L და C კონდენსატორისგან, რომელიც ქმნის დახურულ ელექტრულ წრეს. გარკვეულ პირობებში, ელექტრული რხევები შეიძლება მოხდეს და არსებობდეს წრეში. ამიტომ მას რხევის წრედს უწოდებენ.

გინახავთ ოდესმე ასეთი ფენომენი: როდესაც ელექტრო განათების ნათურა გამორთულია, ჩნდება ნაპერწკალი გადამრთველის გახსნის კონტაქტებს შორის. თუ შემთხვევით დააკავშირებთ ელექტრული ფანრის ბატარეის ბოძების ტერმინალებს (რაც თავიდან უნდა იქნას აცილებული), მათი გათიშვის მომენტში მათ შორის ასევე ხტება მცირე ნაპერწკალი. ხოლო ქარხნებში, ქარხნის სახელოსნოებში, სადაც გადამრთველები არღვევენ ელექტრულ სქემებს, რომლებშიც მაღალი დენები მიედინება, ნაპერწკლები შეიძლება იყოს იმდენად მნიშვნელოვანი, რომ ზომების მიღება უნდა მოხდეს მათგან ზიანის მიყენების თავიდან ასაცილებლად. რატომ ჩნდება ეს ნაპერწკლები?

პირველივე საუბრიდან თქვენ უკვე იცით, რომ დენის გამტარის ირგვლივ არის მაგნიტური ველი, რომელიც შეიძლება გამოსახული იყოს ძალის დახურული მაგნიტური ხაზების სახით, რომლებიც აღწევენ მის მიმდებარე სივრცეში. ეს ველი, თუ ის მუდმივია, შეიძლება გამოვლინდეს მაგნიტური კომპასის ნემსის გამოყენებით. თუ გამტარს გამორთავთ დენის წყაროდან, მაშინ მისი გაუჩინარებადი მაგნიტური ველი, რომელიც იშლება სივრცეში, გამოიწვევს დენებს მასთან ყველაზე ახლოს სხვა გამტარებში. დენი ასევე გამოწვეულია გამტარში, რომელმაც შექმნა ეს მაგნიტური ველი. და რადგან ის მდებარეობს ძალის საკუთარი მაგნიტური ხაზების შუაგულში, მასში უფრო ძლიერი დენი იქნება გამოწვეული, ვიდრე ნებისმიერ სხვა გამტარში. ამ დენის მიმართულება იგივე იქნება, რაც იყო გამტარის გატეხვის მომენტში. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, გაუჩინარებადი მაგნიტური ველი მხარს დაუჭერს დენს, რომელიც ქმნის მას, სანამ ის თავად არ გაქრება, ე.ი. მასში შემავალი ენერგია მთლიანად არ არის მოხმარებული.

ბრინჯი. 38. უმარტივესი ელექტრული რხევის წრე

შესაბამისად, დირიჟორში დენი მიედინება დენის წყაროს გამორთვის შემდეგაც, მაგრამ, რა თქმა უნდა, არცთუ დიდი ხნით – წამის უმნიშვნელო ნაწილი.

მაგრამ ღია წრეში ელექტრონების მოძრაობა შეუძლებელია, თქვენ წინააღმდეგი იქნებით. Დიახ ეს არის. მაგრამ მიკროსქემის გახსნის შემდეგ, ელექტრული დენი შეიძლება გარკვეული დროით მიედინება ჰაერის უფსკრულის გავლით დირიჟორის გათიშულ ბოლოებს შორის, გადამრთველის ან გადამრთველის კონტაქტებს შორის. სწორედ ეს დენი ჰაერში აყალიბებს ელექტრულ ნაპერწკალს.

ამ ფენომენს თვითინდუქცია ჰქვია და ელექტრულ ძალას (არ აურიოთ იგი პირველივე საუბრიდან თქვენთვის ნაცნობ ინდუქციის ფენომენში), რომელიც გამქრალი მაგნიტური ველის გავლენით ინარჩუნებს მასში დენს - თვითინდუქციის ელექტრომამოძრავებელი ძალა ან, მოკლედ, თვითინდუქციის EMF. რაც უფრო დიდია თვითინდუქციური EMF, მით უფრო მნიშვნელოვანი შეიძლება იყოს ნაპერწკალი იმ წერტილში, სადაც ელექტრული წრე იშლება.

თვითინდუქციის ფენომენი შეინიშნება არა მხოლოდ დენის გამორთვისას, არამედ დენის ჩართვისას. დირიჟორის მიმდებარე სივრცეში, დენის ჩართვისას დაუყოვნებლივ ჩნდება მაგნიტური ველი. თავიდან სუსტია, შემდეგ კი ძალიან სწრაფად ძლიერდება. დენის მზარდი მაგნიტური ველი ასევე აღძრავს თვითინდუქციურ დენს, მაგრამ ეს დენი მიმართულია მთავარი დენისკენ. თვითინდუქციური დენი ხელს უშლის მთავარი დენის მყისიერ ზრდას და მაგნიტური ველის ზრდას. თუმცა ხანმოკლე პერიოდის შემდეგ გამტარში მთავარი დენი გადალახავს თვითინდუქციის კონტრდენს და აღწევს უდიდეს მნიშვნელობას, მაგნიტური ველი ხდება მუდმივი და წყდება თვითინდუქციის ეფექტი.

თვითინდუქციის ფენომენი შეიძლება შევადაროთ ინერციის ფენომენს. სასწავლებელი, მაგალითად, ძნელია გადაადგილება. მაგრამ როდესაც ისინი იღებენ სიჩქარეს და ინახავენ კინეტიკურ ენერგიას - მოძრაობის ენერგიას, მათი მყისიერად გაჩერება შეუძლებელია. დამუხრუჭებისას სასწავლებელი აგრძელებს სრიალს მანამ, სანამ მასში დაგროვილი ენერგია არ გამოიყენება თოვლთან ხახუნის დასაძლევად.

აქვს თუ არა ყველა გამტარს ერთნაირი თვითინდუქციურობა? არა! რაც უფრო გრძელია დირიჟორი, მით უფრო დიდია თვითინდუქცია. ხვეულში დახვეულ გამტარში, თვითინდუქციის ფენომენი უფრო გამოხატულია, ვიდრე სწორ გამტარში, რადგან კოჭის თითოეული შემობრუნების მაგნიტური ველი იწვევს დენს არა მხოლოდ ამ შემობრუნებაში, არამედ მის მეზობელ შემობრუნებებშიც. კოჭა. რაც უფრო გრძელია მავთულის კოჭში, მით უფრო დიდხანს იარსებებს მასში თვითინდუქციური დენი ძირითადი დენის გამორთვის შემდეგ. პირიქით, ძირითადი დენის ჩართვის შემდეგ მეტი დრო დასჭირდება წრეში დენის გარკვეულ მნიშვნელობამდე გაზრდას და მაგნიტური ველის მუდმივი სიძლიერის დამყარებას.

დაიმახსოვრეთ: გამტარების თვისებას, რომ გავლენა მოახდინონ დენზე წრეში, როდესაც მისი მნიშვნელობა იცვლება, ეწოდება ინდუქციურობა, ხოლო ხვეულებს, რომლებშიც ეს თვისება ყველაზე ძლიერად ვლინდება, ეწოდება თვითინდუქციურობა ან ინდუქციური კოჭები. რაც უფრო დიდია ბრუნვის რაოდენობა და ზომა, რაც უფრო დიდია მისი ინდუქციურობა, მით უფრო მნიშვნელოვანია მისი გავლენა ელექტრო წრეში არსებულ დენზე.

ასე რომ, ინდუქტორი ხელს უშლის დენის ზრდას და შემცირებას ელექტრულ წრეში. თუ ის პირდაპირი დენის წრეშია, მისი გავლენა იგრძნობა მხოლოდ დენის ჩართვისა და გამორთვისას. ალტერნატიული დენის წრეში, სადაც დენი და მისი მაგნიტური ველი მუდმივად იცვლება, კოჭის თვითინდუქციური ელექტრული ძრავა მოქმედებს მთელი დენი მიედინება. ეს ელექტრული ფენომენი გამოიყენება მიმღების რხევითი წრედის პირველ ელემენტში - ინდუქტორში.

მიმღების რხევითი წრის მეორე ელემენტი არის ელექტრული მუხტების "შენახვა" - კონდენსატორი. უმარტივესი კონდენსატორი შედგება ელექტრული დენის ორი გამტარისგან, მაგალითად, ორი ლითონის ფირფიტა, რომელსაც ეწოდება კონდენსატორის ფირფიტები, გამოყოფილი დიელექტრიკით, როგორიცაა ჰაერი ან ქაღალდი. თქვენ უკვე გამოიყენეთ ასეთი კონდენსატორი უმარტივეს მიმღებთან ექსპერიმენტების დროს. რაც უფრო დიდია კონდენსატორის ფირფიტების ფართობი და რაც უფრო ახლოს არის ისინი ერთმანეთთან, მით უფრო დიდია ამ მოწყობილობის ელექტრული ტევადობა.

თუ პირდაპირი დენის წყარო დაკავშირებულია კონდენსატორის ფირფიტებთან (ნახ. 39, ა), მაშინ მიღებულ წრეში წარმოიქმნება მოკლევადიანი დენი და კონდენსატორი დაიტენება დენის წყაროს ძაბვის ტოლ ძაბვამდე. .

შეიძლება იკითხოთ: რატომ ჩნდება დენი წრეში, სადაც არის დიელექტრიკი?

ბრინჯი. 39. კონდენსატორის დამუხტვა და განმუხტვა

როდესაც პირდაპირ დენის წყაროს ვუერთებთ კონდენსატორს, მიღებული მიკროსქემის გამტარებლების თავისუფალი ელექტრონები იწყებენ მოძრაობას დენის წყაროს დადებითი პოლუსისკენ, ქმნიან ელექტრონების მოკლევადიან ნაკადს მთელ წრეში. შედეგად, კონდენსატორის ფირფიტა, რომელიც დაკავშირებულია დენის წყაროს დადებით პოლუსთან, ამოიწურება თავისუფალი ელექტრონებით და დადებითად იტენება, ხოლო მეორე ფირფიტა მდიდრდება თავისუფალი ელექტრონებით და, შესაბამისად, უარყოფითად დამუხტულია. კონდენსატორის დამუხტვის შემდეგ წრეში მოკლევადიანი დენი, რომელსაც კონდენსატორის დამუხტვის დენი ეწოდება, შეჩერდება.

თუ დენის წყარო გათიშულია კონდენსატორთან, კონდენსატორი დაიტენება (ნახ. 39,ბ). დიელექტრიკი ხელს უშლის ჭარბი ელექტრონების გადატანას ერთი ფირფიტიდან მეორეზე. კონდენსატორის ფირფიტებს შორის დენი არ იქნება და მის მიერ დაგროვილი ელექტრული ენერგია კონცენტრირებული იქნება დიელექტრიკის ელექტრულ ველში. მაგრამ როგორც კი დამუხტული კონდენსატორის ფირფიტები შეერთდება რაიმე სახის გამტართან (ნახ. 39, გ), უარყოფითად დამუხტული ფირფიტის „დამატებითი“ ელექტრონები ამ გამტარის მეშვეობით გადავა სხვა ფირფიტაზე, სადაც ისინი აკლია და კონდენსატორი დაითხოვება. ამ შემთხვევაში, მიღებულ წრეში ასევე წარმოიქმნება მოკლევადიანი დენი, რომელსაც ეწოდება კონდენსატორის გამონადენის დენი. თუ კონდენსატორის სიმძლავრე დიდია და ის დამუხტულია მნიშვნელოვან ძაბვაზე, მისი გამორთვის მომენტს თან ახლავს მნიშვნელოვანი ნაპერწკლის გამოჩენა და ხრაშუნის ხმა.

კონდენსატორის თვისება, დააგროვოს ელექტრული მუხტები და განმუხტვა მასთან დაკავშირებული გამტარების მეშვეობით, გამოიყენება რადიო მიმღების რხევის წრეში.

ახლა კი, ახალგაზრდა მეგობარო, გაიხსენე ჩვეულებრივი საქანელა. შეგიძლიათ მათზე ისე ატრიალოთ, რომ სუნთქვა შეგეკრათ. რა უნდა გაკეთდეს ამისთვის? ჯერ უბიძგეთ, რომ საქანელა გამოიყვანოთ მოსვენებული მდგომარეობიდან და შემდეგ მიმართეთ ძალას, მაგრამ მხოლოდ მისი ვიბრაციების დროს. დიდი სირთულის გარეშე, შეგიძლიათ მიაღწიოთ საქანელების ძლიერ რხევებს და მიიღოთ ვიბრაციის დიდი ამპლიტუდები. პატარა ბიჭსაც კი შეუძლია ზრდასრულს საქანელაზე უბიძგოს, თუ ის თავის ძალას ოსტატურად გამოიყენებს. ვიბრაციის უფრო დიდი ამპლიტუდების მისაღწევად საქანელას უფრო ძლიერად შერყევის შემდეგ, მოდით, შევწყვიტოთ მისი დაძაბვა. Შემდეგ რა მოხდება? დაგროვილი ენერგიის გამო ისინი გარკვეული დროის განმავლობაში თავისუფლად მოძრაობენ, მათი რხევების ამპლიტუდა თანდათან მცირდება, როგორც ამბობენ, რხევები კვდება და ბოლოს რხევა ჩერდება.

საქანელების თავისუფალი რხევებით, ისევე როგორც თავისუფლად შეკიდული ქანქარით, შენახული პოტენციური ენერგია გადაიქცევა კინეტიკურ ენერგიად, რომელიც უმაღლეს წერტილში ისევ პოტენციალად გადაიქცევა, ხოლო წამის გაყოფის შემდეგ - ისევ კინეტიკურად. და ასე შემდეგ მანამ, სანამ მთელი ენერგეტიკული რეზერვი არ იქნება გამოყენებული თოკების ხახუნის დასაძლევად იმ ადგილებში, სადაც საქანელაა დაკიდებული და ჰაერის წინააღმდეგობა. ენერგიის თვითნებურად დიდი მარაგით, თავისუფალი რხევები ყოველთვის იკლებს: ყოველი რხევისას მათი ამპლიტუდა მცირდება და რხევები თანდათან კვდება მთლიანად - რხევა ჩერდება. მაგრამ პერიოდი, ე.ი. დრო, რომლის დროსაც ხდება ერთი რხევა და, შესაბამისად, რხევების სიხშირე მუდმივი რჩება.

თუმცა, თუ საქანელა მუდმივად უბიძგებს დროში თავისი რხევებით და ამით ავსებს ენერგიის დანაკარგს, რომელიც დახარჯულია სხვადასხვა დამუხრუჭების ძალების გადალახვაზე, რხევები შეუფერხებელი გახდება. ეს აღარ არის თავისუფალი, არამედ იძულებითი ვიბრაციები. ისინი გაგრძელდება მანამ, სანამ გარე ბიძგი არ შეწყვეტს მოქმედებას.

აქ რხევა გამახსენდა, რადგან ასეთ მექანიკურ რხევის სისტემაში მომხდარი ფიზიკური მოვლენები ძალიან ჰგავს ელექტრული რხევის წრეში არსებულ მოვლენებს. იმისათვის, რომ ელექტრული რხევები მოხდეს წრედში, მას უნდა მიეცეს ენერგია, რომელიც მასში არსებულ ელექტრონებს „აბიძგებს“. ეს შეიძლება გაკეთდეს, მაგალითად, მისი კონდენსატორის დატენვით.

მოდით გავტეხოთ რხევითი წრე S გადამრთველით და შევაერთოთ პირდაპირი დენის წყარო მისი კონდენსატორის ფირფიტებზე, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 40 მარცხნივ.

ბრინჯი. 40. ელექტრული ვიბრაციები წრედში

კონდენსატორი დამუხტავს ბატარეის ძაბვას გბ. შემდეგ ვწყვეტთ ბატარეას კონდენსატორს და ვხურავთ წრედს გადამრთველით S. ფენომენები, რომლებიც ახლა მოხდება წრედში, გრაფიკულად არის ნაჩვენები ნახ. 40 მარჯვნივ.

იმ მომენტში, როდესაც წრე იკეტება გადამრთველით, კონდენსატორის ზედა ფირფიტას აქვს დადებითი მუხტი, ხოლო ქვედა - უარყოფითი (სურ. 40, ა). ამ დროს (გრაფიკის 0 წერტილი) წრეში არ არის დენი და კონდენსატორის მიერ დაგროვილი მთელი ენერგია კონცენტრირებულია მისი დიელექტრიკის ელექტრულ ველში. როდესაც კონდენსატორი ხვდება კოჭთან, კონდენსატორი დაიწყებს გამონადენს. კოჭში ჩნდება დენი და მის შემობრუნების გარშემო ჩნდება მაგნიტური ველი. იმ დროისთვის, როდესაც კონდენსატორი მთლიანად დაითხოვება (ნახ. 40, ბ), რომელიც მონიშნულია გრაფიკზე 1 ნომრით, როდესაც მის ფირფიტებზე ძაბვა ნულამდე შემცირდება, კოჭის დენი და მაგნიტური ველის ენერგია მაქსიმუმს მიაღწევს. ღირებულებები. როგორც ჩანს, ამ მომენტში წრეში დენი უნდა შეჩერებულიყო. თუმცა, ეს არ მოხდება, რადგან თვითინდუქციური EMF-ის მოქმედების გამო, რომელიც მიდრეკილია დენის შენარჩუნებაში, ელექტრონების მოძრაობა წრეში გაგრძელდება. მაგრამ მხოლოდ მანამ, სანამ მაგნიტური ველის მთელი ენერგია არ იქნება გამოყენებული. ამ დროს, ინდუცირებული დენი შემოვა კოჭაში, მცირდება ღირებულება, მაგრამ საწყისი მიმართულებით.

გრაფიკზე 2-ით მონიშნული დროის მომენტისთვის, როდესაც მაგნიტური ველის ენერგია იხარჯება, კონდენსატორი კვლავ დამუხტება, მხოლოდ ახლა იქნება დადებითი მუხტი მის ქვედა ფირფიტაზე, ხოლო უარყოფითი მუხტი. ზედა (სურ. 40, გ). ახლა ელექტრონები დაიწყებენ მოძრაობას საპირისპირო მიმართულებით - ზედა ფირფიტიდან კოჭის გავლით კონდენსატორის ქვედა ფირფიტამდე. მე-3 დროისთვის (ნახ. 40, დ) კონდენსატორი განიტვირთება და კოჭის მაგნიტური ველი მიაღწევს უდიდეს მნიშვნელობას. და ისევ, თვითინდუქციური EMF „გაატარებს“ ელექტრონებს კოჭის მავთულის გასწვრივ, რითაც დატენავს კონდენსატორს.

მე-4 დროს (ნახ. 40, ე) წრეში ელექტრონების მდგომარეობა იგივე იქნება, რაც საწყის დროს 0. დასრულდა ერთი სრული რხევა. ბუნებრივია, დამუხტული კონდენსატორი ისევ ჩაედინება კოჭში, დაიტენება და მოხდება მეორე, რასაც მოჰყვება მესამე, მეოთხე და ა.შ. რხევა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, წრეში გამოჩნდება ალტერნატიული ელექტრული დენი, ელექტრული რხევები. მაგრამ ეს რხევითი პროცესი წრეში არ არის უსასრულო. იგი გრძელდება მანამ, სანამ კონდენსატორის მიერ ბატარეიდან მიღებული მთელი ენერგია დაიხარჯება მიკროსქემის სპირალის მავთულის წინააღმდეგობის გადალახვაზე. წრედში რხევები თავისუფალია და, შესაბამისად, დატენიანებულია.

რა არის ელექტრონების ასეთი რხევების სიხშირე წრედში? ამ საკითხის უფრო დეტალურად გასაგებად გირჩევთ ასეთი ექსპერიმენტის ჩატარებას მარტივი ქანქარით.

ბრინჯი. 41. უმარტივესი ქანქარის რხევების გრაფიკები

დაკიდეთ ძაფზე 100 სმ სიგრძის პლასტილინისგან ჩამოსხმული ბურთი, ან სხვა დატვირთვა, რომლის წონაა 20-40 გ (ნახ. 41-ში ქანქარის სიგრძე მითითებულია ლათინური ასო 1-ით). ამოიღეთ ქანქარა წონასწორული პოზიციიდან და საათის გამოყენებით მეორე ხელით დათვალეთ რამდენ სრულ რხევას აკეთებს ის 1 წუთში. დაახლოებით 30. მაშასადამე, ამ ქანქარის რხევის სიხშირე 0,5 ჰც-ია, პერიოდი კი 2 წმ. ამ პერიოდის განმავლობაში ქანქარის პოტენციური ენერგია ორჯერ გარდაიქმნება კინეტიკურ ენერგიად, ხოლო კინეტიკური ენერგია პოტენციურ ენერგიად. ძაფი გაანახევრეთ. ქანქარის სიხშირე გაიზრდება დაახლოებით ერთნახევარჯერ და რხევის პერიოდი იმავე რაოდენობით შემცირდება.

ეს გამოცდილება საშუალებას გვაძლევს დავასკვნათ: ქანქარის სიგრძის კლებასთან ერთად იზრდება მისი საკუთარი რხევების სიხშირე, ხოლო პერიოდი პროპორციულად მცირდება.

ქანქარის საკიდის სიგრძის შეცვლით, დარწმუნდით, რომ მისი რხევის სიხშირე იყოს 1 ჰც. ეს უნდა იყოს ძაფის სიგრძით დაახლოებით 25 სმ. ამ შემთხვევაში ქანქარის რხევის პერიოდი იქნება 1 წამის ტოლი. როგორც არ უნდა სცადოთ ქანქარის საწყისი რხევის შექმნა, მისი რხევების სიხშირე უცვლელი დარჩება. მაგრამ როგორც კი ძაფს შეამცირებთ ან გაახანგრძლივებთ, რხევის სიხშირე მაშინვე იცვლება. ძაფის იგივე სიგრძით ყოველთვის იქნება იგივე რხევის სიხშირე. ეს არის ქანქარის ბუნებრივი სიხშირე. თქვენ შეგიძლიათ მიიღოთ მოცემული რხევის სიხშირე ძაფის სიგრძის არჩევით.

ძაფის ქანქარის რხევები სველდება. ისინი შეიძლება დაუნჯდეს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ქანქარა დროში ოდნავ დაიძვრება თავისი რხევებით, რითაც ანაზღაურებს იმ ენერგიას, რომელიც მას ხარჯავს ჰაერის, ხახუნისა და გრავიტაციის მიერ მისთვის მიწოდებული წინააღმდეგობის დასაძლევად.

ბუნებრივი სიხშირე ასევე დამახასიათებელია ელექტრული რხევის წრედისთვის. ეს დამოკიდებულია, პირველ რიგში, კოჭის ინდუქციურობაზე. რაც უფრო მეტია ბრუნვის რაოდენობა და დიამეტრი, რაც უფრო დიდია მისი ინდუქციურობა, მით მეტი იქნება თითოეული რხევის პერიოდის ხანგრძლივობა. წრეში რხევების ბუნებრივი სიხშირე შესაბამისად დაბალი იქნება. და, პირიქით, კოჭის ინდუქციურობის შემცირებით, რხევის პერიოდი შემცირდება - წრეში რხევების ბუნებრივი სიხშირე გაიზრდება. მეორეც, წრეში რხევების ბუნებრივი სიხშირე დამოკიდებულია მისი კონდენსატორის ტევადობაზე. რაც უფრო დიდია ტევადობა, მით მეტი მუხტის დაგროვება შეუძლია კონდენსატორს, მით უფრო დიდი დრო დასჭირდება მის დატენვას და მით უფრო დაბალია რხევის სიხშირე წრედში. როგორც კონდენსატორის სიმძლავრე მცირდება, წრეში რხევის სიხშირე იზრდება. ამრიგად, წრეში დამსხვრეული რხევების ბუნებრივი სიხშირის რეგულირება შესაძლებელია კოჭის ინდუქციურობის ან კონდენსატორის ტევადობის შეცვლით.

მაგრამ ელექტრულ წრეში, ისევე როგორც მექანიკურ რხევატორულ სისტემაში, შესაძლებელია მივიღოთ დაუცველი, ე.ი. იძულებითი რხევები, თუ თითოეულ რხევაზე წრე ივსება ელექტრული ენერგიის დამატებითი ნაწილებით ალტერნატიული დენის წყაროდან.

როგორ ხდება დაუცველი ელექტრული რხევები აღგზნებული და შენარჩუნებული მიმღების წრეში? რადიოსიხშირული რხევები აღგზნებულია მიმღების ანტენაში. ეს ვიბრაციები ანიჭებენ საწყის მუხტს წრედში და ისინი ასევე ინარჩუნებენ ელექტრონების რიტმულ რხევებს წრეში. მაგრამ ყველაზე ძლიერი დაუცველი რხევები მიმღების წრეში ხდება მხოლოდ მიკროსქემის ბუნებრივი სიხშირის რეზონანსის მომენტში ანტენაში დენის სიხშირეზე. Რას ნიშნავს?

უფროსი თაობის ხალხი ამბობს, რომ სანკტ-პეტერბურგში ეგვიპტური ხიდი ჩამოინგრა ჯარისკაცების ნაბიჯ-ნაბიჯ ლაშქრობის გამო. და ეს შეიძლება მოხდეს, როგორც ჩანს, ასეთ პირობებში. ყველა ჯარისკაცი რიტმულად დადიოდა ხიდზე. შედეგად, ხიდმა დაიწყო რხევა და რხევა. შემთხვევით, ხიდის ვიბრაციის ბუნებრივი სიხშირე დაემთხვა ჯარისკაცების ნაბიჯების სიხშირეს და ამბობენ, რომ ხიდი შევიდა რეზონანსში.

ფორმირების რიტმი ხიდს სულ უფრო მეტ ენერგიას ანიჭებდა. შედეგად, ხიდი ისე ირხევა, რომ ჩამოინგრა: სამხედრო ფორმირების თანმიმდევრულობამ ხიდს ზიანი მიაყენა. რომ არ ყოფილიყო ხიდის ბუნებრივი ვიბრაციის სიხშირის რეზონანსი ჯარისკაცების ნაბიჯის სიხშირეზე, ხიდს არაფერი მოხდებოდა. ამიტომ, სხვათა შორის, როდესაც ჯარისკაცები გადიან სუსტ ხიდებს, ჩვეულებრივად უნდა გასცენ ბრძანება "დაარტყი ფეხი".

აი გამოცდილება. მიდი რომელიმე სიმებიან მუსიკალურ ინსტრუმენტთან და ხმამაღლა იყვირე "ა": ერთ-ერთი სიმი გამოეხმაურება და გაისმის. ის, რომელიც რეზონანსშია ამ ბგერის სიხშირესთან, უფრო ძლიერად ვიბრირებს, ვიდრე სხვა სიმები - ის პასუხობს ხმას.

კიდევ ერთი ექსპერიმენტი - ქანქარით. დაჭიმეთ თხელი თოკი ჰორიზონტალურად. ძაფისა და პლასტილინისგან დამზადებული იგივე ქანქარა მიამაგრეთ მასზე (სურ. 42). გადაყარეთ კიდევ ერთი მსგავსი ქანქარა თოკზე, მაგრამ უფრო გრძელი ძაფით. ამ ქანქარის საკიდის სიგრძე შეიძლება შეიცვალოს ძაფის თავისუფალი ბოლოს ხელით დაჭერით. დააყენეთ ქანქარა რხევად მოძრაობაში. ამ შემთხვევაში პირველი ქანქარაც დაიწყებს რხევას, მაგრამ უფრო მცირე ამპლიტუდით. მეორე ქანქარის რხევების შეჩერების გარეშე, თანდათან შეამცირეთ მისი შეჩერების სიგრძე - გაიზრდება პირველი ქანქარის რხევების ამპლიტუდა. ამ ექსპერიმენტში, რომელიც ასახავს მექანიკური ვიბრაციების რეზონანსს, პირველი ქანქარა არის მეორე ქანქარით აღგზნებული ვიბრაციების მიმღები. მიზეზი, რომელიც აიძულებს პირველ ქანქარას რხევას, არის დაძაბულობის ღეროს პერიოდული რხევები მეორე ქანქარის რხევის სიხშირის ტოლი სიხშირით. პირველი ქანქარის იძულებით რხევებს მაქსიმალური ამპლიტუდა ექნებათ მხოლოდ მაშინ, როცა მისი ბუნებრივი სიხშირე ემთხვევა მეორის რხევის სიხშირეს.

ბრინჯი. 42. რეზონანსის ფენომენის ილუსტრირების გამოცდილება

ასეთი ან მსგავსი ფენომენები, მხოლოდ, რა თქმა უნდა, ელექტრული წარმოშობის, ასევე შეინიშნება მიმღების რხევის წრეში. მრავალი რადიოსადგურის ტალღების მოქმედებიდან, მიმღებ ანტენაში სხვადასხვა სიხშირის დენები აღფრთოვანებულია. რადიო სიხშირეების ყველა რხევებიდან უნდა ავირჩიოთ მხოლოდ იმ რადიოსადგურის გადამზიდავი სიხშირე, რომლის გადაცემების მოსმენა გვინდა. ამისათვის ჩვენ უნდა შევარჩიოთ კოჭის ბრუნვის რაოდენობა და რხევადი მიკროსქემის კონდენსატორის ტევადობა ისე, რომ მისი ბუნებრივი სიხშირე ემთხვევა ჩვენთვის საინტერესო სადგურის რადიოტალღების მიერ ანტენაში შექმნილ დენის სიხშირეს. ამ შემთხვევაში, ყველაზე ძლიერი რხევები მოხდება წრედში იმ რადიოსადგურის გადამზიდავი სიხშირით, რომელზედაც ის არის მორგებული. ეს არის მიმღების მიკროსქემის დაყენება გადამცემი სადგურის სიხშირის რეზონანსში. ამ შემთხვევაში, სხვა სადგურების სიგნალები საერთოდ არ ისმის ან ისმის ძალიან ჩუმად, რადგან წრეში მათ მიერ აღძრული რხევები ბევრჯერ სუსტი იქნება.

ამრიგად, თქვენი პირველი მიმღების წრედის რეზონანსში რადიოსადგურის გადამზიდავი სიხშირის რეზონანსით, თქვენ, მისი დახმარებით, მხოლოდ ამ სადგურის სიხშირის რხევები აირჩიეთ და იზოლირებულია. რაც უფრო უკეთ იზოლირებს წრე ანტენისგან აუცილებელ ვიბრაციას, მით უფრო მაღალია მიმღების სელექციურობა, მით უფრო სუსტი იქნება სხვა რადიოსადგურების ჩარევა.

აქამდე გითხარით დახურულ რხევატორულ წრეზე, ანუ წრედზე, რომლის ბუნებრივი სიხშირე განისაზღვრება მხოლოდ კოჭის ინდუქციურობით და მის შემქმნელი კონდენსატორის ტევადობით. თუმცა, მიმღების შეყვანის წრე ასევე მოიცავს ანტენას და მიწას. ეს აღარ არის დახურული, არამედ ღია რხევითი წრე. ფაქტია, რომ ანტენის მავთული და მიწა არის კონდენსატორის "ფირფიტები" (ნახ. 43), რომელსაც აქვს გარკვეული ელექტრული ტევადობა. მავთულის სიგრძისა და მიწის ზემოთ ანტენის სიმაღლიდან გამომდინარე, ეს ტევადობა შეიძლება იყოს რამდენიმე ასეული პიკოფარადი. ასეთი კონდენსატორი ნახ. ZCH, მაგრამ ნაჩვენები იყო წყვეტილი ხაზებით. მაგრამ ანტენა და მიწა ასევე შეიძლება ჩაითვალოს დიდი ხვეულის არასრულ მობრუნებად.

ბრინჯი. 43. ანტენა და დამიწება - ღია რხევითი წრე

ამრიგად, ანტენას და დამიწებას, ერთად აღებულს, ასევე აქვთ ინდუქციურობა. და ტევადობა ინდუქციურობასთან ერთად ქმნის რხევის წრეს.

ასეთ წრედს, რომელიც არის ღია რხევითი წრე, ასევე აქვს რხევის საკუთარი სიხშირე. ანტენასა და მიწას შორის ინდუქტორებისა და კონდენსატორების შეერთებით, ჩვენ შეგვიძლია შევცვალოთ მისი ბუნებრივი სიხშირე, დაარეგულიროთ იგი რეზონანსში სხვადასხვა რადიოსადგურების სიხშირეებთან. თქვენ უკვე იცით, როგორ კეთდება ეს პრაქტიკაში.

არ შევცდები, თუ ვიტყვი, რომ რხევითი წრე არის რადიო მიმღების „გული“. და არა მხოლოდ რადიო. ამაში მოგვიანებით დარწმუნდებით. ამიტომაც მას დიდ ყურადღებას ვაქცევდი.

მივმართავ მიმღების მეორე ელემენტს - დეტექტორს.

სტატიაში გეტყვით რა არის რხევითი წრე. სერია და პარალელური რხევითი წრე.

რხევითი წრე -მოწყობილობა ან ელექტრული წრე, რომელიც შეიცავს საჭირო რადიოელექტრონულ ელემენტებს ელექტრომაგნიტური რხევების შესაქმნელად. ელემენტების კავშირიდან გამომდინარე, იყოფა ორ ტიპად: თანმიმდევრულიდა პარალელურად.

რხევითი მიკროსქემის მთავარი რადიო ელემენტის ბაზა: კონდენსატორი, კვების წყარო და ინდუქტორი.

სერიის რხევითი წრე არის უმარტივესი რეზონანსული (ოსცილატორული) წრე. სერიის რხევითი წრე შედგება სერიულად დაკავშირებული ინდუქტორისა და კონდენსატორისგან. როდესაც ასეთი წრე ექვემდებარება ალტერნატიულ (ჰარმონიულ) ძაბვას, ალტერნატიული დენი მიედინება კოჭსა და კონდენსატორში, რომლის ღირებულება გამოითვლება ოჰმის კანონის მიხედვით:I = U / X Σ, სად X Σ— სერიით დაკავშირებული კოჭისა და კონდენსატორის რეაქტანციების ჯამი (გამოიყენება ჯამის მოდული).

თქვენი მეხსიერების გასაახლებლად, გავიხსენოთ, როგორ არის დამოკიდებული კონდენსატორისა და ინდუქტორის რეაქტიულობა გამოყენებული ალტერნატიული ძაბვის სიხშირეზე. ინდუქტორისთვის ეს დამოკიდებულება ასე გამოიყურება:

ფორმულა აჩვენებს, რომ სიხშირის მატებასთან ერთად იზრდება ინდუქტორის რეაქტიულობა. კონდენსატორისთვის, მისი რეაქციის სიხშირეზე დამოკიდებულება ასე გამოიყურება:

ინდუქციისგან განსხვავებით, კონდენსატორით ყველაფერი პირიქით ხდება - სიხშირის მატებასთან ერთად რეაქტიულობა მცირდება. ქვემოთ მოყვანილი ფიგურა გრაფიკულად გვიჩვენებს კოჭის რეაქტანციების დამოკიდებულებებს X Lდა კონდენსატორი X Cციკლური (წრიული) სიხშირიდან ω , ასევე სიხშირეზე დამოკიდებულების გრაფიკი ω მათი ალგებრული ჯამი X Σ. გრაფიკი არსებითად გვიჩვენებს სერიის რხევადი წრედის მთლიანი რეაქციის სიხშირეზე დამოკიდებულებას.

გრაფიკი აჩვენებს, რომ გარკვეული სიხშირით ω=ω р, რომლის დროსაც ხვეულისა და კონდენსატორის რეაქტიულობები ტოლია სიდიდით (ტოლია მნიშვნელობით, მაგრამ საპირისპირო ნიშნით), წრედის მთლიანი წინააღმდეგობა ხდება ნული. ამ სიხშირეზე, წრეში შეინიშნება მაქსიმალური დენი, რომელიც შემოიფარგლება მხოლოდ ინდუქტორში ომური დანაკარგებით (ანუ კოჭის გრაგნილის მავთულის აქტიური წინააღმდეგობა) და დენის წყაროს (გენერატორის) შიდა წინააღმდეგობით. სიხშირეს, რომლითაც შეინიშნება განსახილველი ფენომენი, რომელსაც ფიზიკაში რეზონანსი ეწოდება, ეწოდება რეზონანსული სიხშირე ან მიკროსქემის ბუნებრივი სიხშირე. გრაფიკიდან ასევე ირკვევა, რომ რეზონანსული სიხშირის ქვემოთ სიხშირეებზე, რიგის რხევითი წრედის რეაქტიულობა ბუნებით ტევადობითია, ხოლო მაღალ სიხშირეებზე ის ინდუქციური. რაც შეეხება თავად რეზონანსულ სიხშირეს, ის შეიძლება გამოვთვალოთ ტომსონის ფორმულის გამოყენებით, რომელიც შეგვიძლია გამოვიტანოთ ინდუქტორისა და კონდენსატორის რეაქტიულობის ფორმულებიდან, მათი რეაქტანციების გათანაბრება ერთმანეთთან:

ფიგურა მარჯვნივ გვიჩვენებს სერიის რეზონანსული მიკროსქემის ეკვივალენტურ წრედს ომის დანაკარგების გათვალისწინებით რ, დაკავშირებულია იდეალური ჰარმონიული ძაბვის გენერატორთან ამპლიტუდით უ. ასეთი მიკროსქემის მთლიანი წინააღმდეგობა (წინააღდეგობა) განისაზღვრება: Z = √(R 2 +X Σ 2), სად X Σ = ω L-1/ωC. რეზონანსულ სიხშირეზე, როდესაც ხვდება კოჭის რეაქციის მნიშვნელობა XL = ωLდა კონდენსატორი X C = 1/ωСტოლია მოდულით, მნიშვნელობით X Σმიდის ნულზე (აქედან გამომდინარე, მიკროსქემის წინააღმდეგობა არის წმინდა აქტიური), ხოლო წრეში დენი განისაზღვრება გენერატორის ძაბვის ამპლიტუდის თანაფარდობით ომური დანაკარგების წინააღმდეგობასთან: I=U/R. ამავე დროს, იგივე ძაბვა ეცემა ხვეულზე და კონდენსატორზე, რომელშიც ინახება რეაქტიული ელექტრო ენერგია. U L = U C = IX L = IX C.

ნებისმიერ სხვა სიხშირეზე, გარდა რეზონანსულისა, ძაბვები კოჭსა და კონდენსატორზე არ არის იგივე - ისინი განისაზღვრება წრეში დენის ამპლიტუდით და რეაქტიული მოდულების მნიშვნელობებით. X Lდა X Cმაშასადამე, რეზონანსს რიგის რხევის წრეში ჩვეულებრივ უწოდებენ ძაბვის რეზონანსს. მიკროსქემის რეზონანსული სიხშირე არის სიხშირე, რომლის დროსაც მიკროსქემის წინააღმდეგობა არის წმინდა აქტიური (რეზისტენტული) ბუნებით. რეზონანსული პირობა არის ინდუქტორისა და ტევადობის რეაქტიულობის მნიშვნელობების თანასწორობა.

რხევითი წრედის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი პარამეტრი (რა თქმა უნდა, რეზონანსული სიხშირის გარდა) არის მისი დამახასიათებელი (ან ტალღის) წინაღობა. ρ და მიკროსქემის ხარისხის ფაქტორი ქ. წრედის დამახასიათებელი (ტალღური) წინაღობა ρ არის მიკროსქემის ტევადობისა და ინდუქციურობის რეაქციის მნიშვნელობა რეზონანსულ სიხშირეზე: ρ = X L = X Cზე ω =ω р. დამახასიათებელი წინაღობა შეიძლება გამოითვალოს შემდეგნაირად: ρ = √(L/C). დამახასიათებელი წინაღობა ρ არის წრედის რეაქტიული ელემენტების - კოჭის მიერ შენახული ენერგიის რაოდენობრივი საზომი (მაგნიტური ველის ენერგია) W L = (LI 2)/2და კონდენსატორი (ელექტრული ველის ენერგია) W C =(CU 2)/2. წრის რეაქტიული ელემენტების მიერ შენახული ენერგიის თანაფარდობას ომური (რეზისტენტული) დანაკარგების ენერგიასთან გარკვეული პერიოდის განმავლობაში ჩვეულებრივ უწოდებენ ხარისხის ფაქტორს. ქკონტური, რაც სიტყვასიტყვით ნიშნავს "ხარისხს" ინგლისურად.

რხევითი წრედის ხარისხის ფაქტორი- მახასიათებელი, რომელიც განსაზღვრავს რეზონანსის სიხშირის პასუხის ამპლიტუდას და სიგანეს და აჩვენებს, რამდენჯერ აღემატება ენერგიის რეზერვები წრეში, ვიდრე ენერგიის დანაკარგები ერთი რხევის პერიოდში. ხარისხის ფაქტორი ითვალისწინებს აქტიური დატვირთვის წინააღმდეგობის არსებობას რ.

RLC სქემებში სერიული რხევითი სქემისთვის, რომელშიც სამივე ელემენტი დაკავშირებულია სერიაში, გამოითვლება ხარისხის ფაქტორი:

სად რ, ლდა C

ხარისხის ფაქტორის ორმხრივი d = 1/Qწრიული შესუსტება ეწოდება. ხარისხის ფაქტორის დასადგენად, ჩვეულებრივ გამოიყენება ფორმულა Q = ρ/R, სად რ- მიკროსქემის ომური დანაკარგების წინააღმდეგობა, რომელიც ახასიათებს მიკროსქემის წინააღმდეგობის (აქტიური დანაკარგების) სიმძლავრეს P = I 2 R. დისკრეტულ ინდუქტორებსა და კონდენსატორებზე დამზადებული რეალური რხევადი სქემების ხარისხის ფაქტორი მერყეობს რამდენიმე ერთეულიდან ასობით ან მეტამდე. პიეზოელექტრული და სხვა ეფექტების პრინციპზე აგებული სხვადასხვა რხევითი სისტემების ხარისხის ფაქტორი (მაგალითად, კვარცის რეზონატორები) შეიძლება მიაღწიოს რამდენიმე ათასს ან მეტს.

ჩვეულებრივია ტექნოლოგიაში სხვადასხვა სქემების სიხშირის თვისებების შეფასება ამპლიტუდა-სიხშირის მახასიათებლების (AFC) გამოყენებით, ხოლო თავად სქემები განიხილება როგორც ოთხტერმინალური ქსელები. ქვემოთ მოყვანილი ფიგურები გვიჩვენებს ორ მარტივ ორპორტიან ქსელს, რომელიც შეიცავს სერიულ რხევის წრეს და ამ სქემების სიხშირის პასუხს, რომლებიც ნაჩვენებია (მყარი ხაზებით). სიხშირის პასუხის გრაფიკების ვერტიკალური ღერძი გვიჩვენებს წრედის ძაბვის გადაცემის კოეფიციენტის მნიშვნელობას K, რომელიც აჩვენებს წრედის გამომავალი ძაბვის შეფარდებას შეყვანასთან.

პასიური სქემებისთვის (ანუ ისეთებისთვის, რომლებიც არ შეიცავს გამაძლიერებელ ელემენტებს და ენერგიის წყაროებს), მნიშვნელობა TOარასოდეს აღემატება ერთს. ფიგურაში ნაჩვენები მიკროსქემის ალტერნატიული დენის წინააღმდეგობა მინიმალური იქნება მიკროსქემის რეზონანსული სიხშირის ტოლი ექსპოზიციის სიხშირით. ამ შემთხვევაში მიკროსქემის გადაცემის კოეფიციენტი ახლოს არის ერთიანობასთან (განისაზღვრება წრეში ომური დანაკარგებით). რეზონანსულისგან ძალიან განსხვავებულ სიხშირეებზე, მიკროსქემის წინააღმდეგობა ალტერნატიული დენის მიმართ საკმაოდ მაღალია და, შესაბამისად, მიკროსქემის გადაცემის კოეფიციენტი თითქმის ნულამდე დაეცემა.

როდესაც ამ წრეში არის რეზონანსი, შეყვანის სიგნალის წყარო რეალურად მოკლე ჩართვაა მცირე მიკროსქემის წინააღმდეგობით, რის გამოც ასეთი მიკროსქემის გადაცემის კოეფიციენტი რეზონანსულ სიხშირეზე ეცემა თითქმის ნულამდე (ისევ სასრული დანაკარგების არსებობის გამო. წინააღმდეგობა). პირიქით, შეყვანის სიხშირეებზე, რომლებიც მნიშვნელოვნად დაშორებულია რეზონანსულიდან, მიკროსქემის გადაცემის კოეფიციენტი აღმოჩნდება ერთიანობასთან ახლოს. რხევითი მიკროსქემის თვისება მნიშვნელოვნად შეცვალოს გადაცემის კოეფიციენტი რეზონანსულთან ახლოს სიხშირეებზე, ფართოდ გამოიყენება პრაქტიკაში, როდესაც საჭიროა კონკრეტული სიხშირის სიგნალის იზოლირება სხვა სიხშირეებზე მდებარე მრავალი არასაჭირო სიგნალისგან. ამრიგად, ნებისმიერ რადიო მიმღებში, სასურველი რადიოსადგურის სიხშირეზე რეგულირება უზრუნველყოფილია რხევითი სქემების გამოყენებით. რხევითი წრედის თვისებას, რომ აირჩიოს ერთი მრავალი სიხშირიდან, ჩვეულებრივ უწოდებენ სელექციურობას ან სელექციურობას. ამ შემთხვევაში, მიკროსქემის გადაცემის კოეფიციენტის ცვლილების ინტენსივობა, როდესაც ზემოქმედების სიხშირე გამორთულია რეზონანსიდან, ჩვეულებრივ ფასდება პარამეტრის გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება გამშვები ზოლი. გამშვები ზოლი მიიღება სიხშირის დიაპაზონად, რომლის ფარგლებშიც გადაცემის კოეფიციენტის შემცირება (ან ზრდა, მიკროსქემის ტიპზე) მის მნიშვნელობასთან შედარებით რეზონანსულ სიხშირეზე არ აღემატება 0,7 (3 დბ).

წერტილოვანი ხაზები გრაფიკებზე გვიჩვენებს ზუსტად იგივე სქემების სიხშირის პასუხს, რომელთა რხევის სქემებს აქვთ იგივე რეზონანსული სიხშირე, როგორც ზემოთ განხილულ შემთხვევაში, მაგრამ აქვთ დაბალი ხარისხის ფაქტორი (მაგალითად, ინდუქტორი მავთულით არის დახვეული. რომელსაც აქვს მაღალი წინააღმდეგობა პირდაპირი დენის მიმართ). როგორც ფიგურებიდან ჩანს, ეს აფართოებს მიკროსქემის გამტარუნარიანობას და აუარესებს მის შერჩევით თვისებებს. აქედან გამომდინარე, რხევითი სქემების გაანგარიშებისა და დაპროექტებისას უნდა ეცადოს მათი ხარისხის ფაქტორის გაზრდას. თუმცა, ზოგიერთ შემთხვევაში, მიკროსქემის ხარისხის ფაქტორი, პირიქით, უნდა შეფასდეს (მაგალითად, ინდუქტორთან სერიაში მცირე რეზისტორის ჩართვით), რაც თავიდან აიცილებს ფართოზოლოვანი სიგნალების დამახინჯებას. თუმცა, თუ პრაქტიკაში აუცილებელია საკმარისად ფართოზოლოვანი სიგნალის იზოლირება, შერჩევითი სქემები, როგორც წესი, აგებულია არა ცალკეულ რხევის სქემებზე, არამედ უფრო რთულ დაწყვილებულ (მრავალ წრიულ) რხევის სისტემებზე, მათ შორის. მრავალ განყოფილებიანი ფილტრები.

პარალელური რხევითი წრე

სხვადასხვა რადიოსაინჟინრო მოწყობილობებში სერიულ რხევის სქემებთან ერთად ხშირად გამოიყენება პარალელური რხევითი სქემები (თუნდაც უფრო ხშირად ვიდრე სერიულებში) ნახატზე ნაჩვენებია პარალელური რხევადი წრედის სქემატური დიაგრამა. აქ ორი რეაქტიული ელემენტი სხვადასხვა რეაქტიულობის შაბლონით არის დაკავშირებული პარალელურად.როგორც ცნობილია ელემენტების პარალელურად შეერთებისას მათი წინაღობების დამატება არ შეიძლება - შეგიძლიათ დაამატოთ მხოლოდ მათი გამტარობა. ფიგურაში ნაჩვენებია ინდუქტორის რეაქტიული გამტარობის გრაფიკული დამოკიდებულება B L = 1/ωL, კონდენსატორი B C = -ωC, ისევე როგორც მთლიანი გამტარობა In Σ, ეს ორი ელემენტია, რომელიც არის პარალელური რხევადი წრედის რეაქტიული გამტარობა. ანალოგიურად, რაც შეეხება სერიის რხევის წრეს, არსებობს გარკვეული სიხშირე, რომელსაც ეწოდება რეზონანსი, რომლის დროსაც კოჭისა და კონდენსატორის რეაქტიულობა (და შესაბამისად გამტარობა) იგივეა. ამ სიხშირეზე, პარალელური რხევითი წრის მთლიანი გამტარობა დანაკარგის გარეშე ხდება ნული. ეს ნიშნავს, რომ ამ სიხშირეზე რხევის წრეს აქვს უსასრულოდ დიდი წინააღმდეგობა ალტერნატიული დენის მიმართ.

თუ გამოვსახავთ წრედის რეაქციის დამოკიდებულებას სიხშირეზე X Σ = 1/B Σ, ეს მრუდი, ნაჩვენებია შემდეგ ფიგურაში, წერტილში ω = ω рექნება მეორე სახის შეწყვეტა. რეალური პარალელური რხევითი მიკროსქემის წინააღმდეგობა (ანუ დანაკარგებით), რა თქმა უნდა, არ არის უსასრულობის ტოლი - ის უფრო დაბალია, მით მეტია წრეში დანაკარგების ომური წინააღმდეგობა, ანუ ის მცირდება შემცირების პირდაპირპროპორციულად. წრის ხარისხის ფაქტორი. ზოგადად, რხევითი წრედის ხარისხის ფაქტორის, დამახასიათებელი წინაღობის და რეზონანსული სიხშირის ცნებების ფიზიკური მნიშვნელობა, ისევე როგორც მათი გამოთვლის ფორმულები, მოქმედებს როგორც სერიულ, ისე პარალელურ რხევადი სქემებისთვის.

პარალელური რხევადი სქემისთვის, რომელშიც ინდუქციურობა, ტევადობა და წინაღობა დაკავშირებულია პარალელურად, გამოითვლება ხარისხის ფაქტორი:

სად რ, ლდა C- რეზონანსული მიკროსქემის წინააღმდეგობა, ინდუქციურობა და ტევადობა, შესაბამისად.

განვიხილოთ წრე, რომელიც შედგება ჰარმონიული რხევის გენერატორისა და პარალელური რხევის სქემისგან. იმ შემთხვევაში, როდესაც გენერატორის რხევის სიხშირე ემთხვევა მიკროსქემის რეზონანსულ სიხშირეს, მის ინდუქციურ და ტევადურ ტოტებს აქვთ თანაბარი წინააღმდეგობა ალტერნატიული დენის მიმართ, რის შედეგადაც მიკროსქემის ტოტებში დენები იგივე იქნება. ამ შემთხვევაში ამბობენ, რომ წრეში არის დენის რეზონანსი. როგორც სერიის რხევადი წრედის შემთხვევაში, კოჭისა და კონდენსატორის რეაქტიულობა ანადგურებს ერთმანეთს და მიკროსქემის წინააღმდეგობა მასში გამავალი დენის მიმართ ხდება წმინდა აქტიური (რეზისტენტული). ამ წინააღმდეგობის მნიშვნელობა, რომელსაც ხშირად უწოდებენ ექვივალენტს ტექნოლოგიაში, განისაზღვრება მიკროსქემის ხარისხის ფაქტორისა და მისი დამახასიათებელი წინააღმდეგობის პროდუქტით. R eq = Q ρ. რეზონანსის გარდა სხვა სიხშირეებზე, მიკროსქემის წინააღმდეგობა მცირდება და ხდება რეაქტიული ქვედა სიხშირეებზე - ინდუქციური (რადგან ინდუქციური რეაქტიულობა მცირდება სიხშირის კლებასთან ერთად), ხოლო მაღალ სიხშირეებზე - პირიქით, ტევადი (ტევადობის რეაქტიულობის გამო. მცირდება სიხშირის მატებასთან ერთად).

მოდით განვიხილოთ, თუ როგორ არის დამოკიდებული ოთხპოლუსიანი ქსელების გადაცემის კოეფიციენტები სიხშირეზე, როდესაც ისინი მოიცავს არა სერიულ რხევის სქემებს, არამედ პარალელურებს.

წრედის რეზონანსულ სიხშირეზე ნაჩვენები ოთხტერმინალური ქსელი წარმოადგენს უზარმაზარ დენის წინააღმდეგობას, შესაბამისად, როდესაც ω=ω рმისი გადაცემის კოეფიციენტი ახლოს იქნება ნულთან (ომური დანაკარგების გათვალისწინებით). რეზონანსულის გარდა სხვა სიხშირეებზე მცირდება მიკროსქემის წინააღმდეგობა და გაიზრდება ოთხი ტერმინალის ქსელის გადაცემის კოეფიციენტი.

ზემოთ მოცემულ ფიგურაში ნაჩვენები ოთხტერმინალური ქსელისთვის, სიტუაცია საპირისპირო იქნება - რეზონანსულ სიხშირეზე წრეს ექნება ძალიან მაღალი წინააღმდეგობა და თითქმის მთელი შეყვანის ძაბვა წავა გამომავალ ტერმინალებზე (ანუ გადაცემაზე). კოეფიციენტი იქნება მაქსიმალური და ერთიანობასთან ახლოს). თუ შეყვანის მოქმედების სიხშირე მნიშვნელოვნად განსხვავდება მიკროსქემის რეზონანსული სიხშირისგან, კვადრიპოლუსის შეყვანის ტერმინალებთან დაკავშირებული სიგნალის წყარო პრაქტიკულად მოკლე ჩართვა იქნება, ხოლო გადაცემის კოეფიციენტი იქნება ნულთან ახლოს.

სერიის რხევითი წრე არის წრე, რომელიც შედგება ინდუქტორისა და კონდენსატორისგან, რომლებიც დაკავშირებულია სერიაში. დიაგრამებზე იდეალურისერიის რხევადი წრე მითითებულია ასე:

რეალურ რხევად წრეს აქვს კოჭისა და კონდენსატორის დაკარგვის წინააღმდეგობა. მთლიანი დანაკარგის წინააღმდეგობა აღინიშნება ასო R-ით. შედეგად, რეალურისერიის რხევითი წრე ასე გამოიყურება:

R არის კოჭისა და კონდენსატორის მთლიანი დაკარგვის წინააღმდეგობა

L - კოჭის რეალური ინდუქციურობა

C არის თავად კონდენსატორის ტევადობა

ოსცილატორული წრე და სიხშირის გენერატორი

მოდით გავაკეთოთ კლასიკური ექსპერიმენტი, რომელიც ყველა ელექტრონიკის სახელმძღვანელოშია. ამისათვის მოდით შევკრიბოთ შემდეგი დიაგრამა:

ჩვენი გენერატორი გამოიმუშავებს სინუსს.

იმისათვის, რომ ჩავწეროთ ოსცილოგრამა სერიული რხევის წრეში, ჩვენ დავუკავშირებთ შუნტის რეზისტორს, რომლის დაბალი წინააღმდეგობაა 0,5 Ohms წრეში და ამოვიღებთ მისგან ძაბვას. ანუ, ამ შემთხვევაში ჩვენ ვიყენებთ შუნტს წრეში მიმდინარე სიძლიერის მონიტორინგისთვის.

და აქ არის თავად დიაგრამა სინამდვილეში:

მარცხნიდან მარჯვნივ: შუნტის რეზისტორი, ინდუქტორი და კონდენსატორი. როგორც უკვე გესმით, წინააღმდეგობა R არის კოჭისა და კონდენსატორის მთლიანი დაკარგვის წინააღმდეგობა, რადგან არ არსებობს იდეალური რადიო ელემენტები. ის "დამალულია" კოჭისა და კონდენსატორის შიგნით, ასე რომ რეალურ წრეში ჩვენ არ დავინახავთ მას, როგორც ცალკეულ რადიო ელემენტს.

ახლა ჩვენ უბრალოდ უნდა დავუკავშიროთ ეს წრე სიხშირის გენერატორს და ოსცილოსკოპს და გავატაროთ იგი ზოგიერთ სიხშირეზე, ავიღოთ ოსცილოგრამა შუნტიდან. U w, ასევე თავად გენერატორიდან ოსცილოგრამის აღება U გენი.

შუნტიდან ჩვენ ამოვიღებთ ძაბვას, რომელიც ასახავს დენის ქცევას წრედში, ხოლო გენერატორიდან თავად გენერატორის სიგნალს. მოდით გავატაროთ ჩვენი წრე რამდენიმე სიხშირეზე და ვნახოთ რა არის.

სიხშირის გავლენა რხევადი წრედის წინააღმდეგობაზე

მაშ, წავიდეთ. წრეში ავიღე 1 μF კონდენსატორი და 1 mH ინდუქტორი. გენერატორზე დავაყენე სინუსური ტალღა 4 ვოლტის რხევით. გავიხსენოთ წესი: თუ წრეში რადიოელემენტების შეერთება ხდება სერიებში ერთმანეთის მიყოლებით, ეს ნიშნავს, რომ მათში ერთი და იგივე დენი გადის.

წითელი ტალღის ფორმა არის ძაბვა სიხშირის გენერატორიდან, ხოლო ყვითელი ტალღის ფორმა არის დენის ჩვენება შუნტის რეზისტორზე ძაბვის გავლით.

სიხშირე 200 ჰერცი კაპიკებით:

როგორც ვხედავთ, ამ სიხშირეზე არის დენი ამ წრეში, მაგრამ ის ძალიან სუსტია

სიხშირის დამატება. 600 ჰერცი კაპიკებით

აქ ნათლად ვხედავთ, რომ დენის სიძლიერე გაიზარდა და ასევე ვხედავთ, რომ მიმდინარე ოსცილოგრამა ძაბვას უსწრებს. კონდენსატორის სუნი ასდის.

სიხშირის დამატება. 2 კილოჰერცი

ამჟამინდელი ძალა კიდევ უფრო დიდი გახდა.

3 კილოჰერცი

ამჟამინდელი ძალა გაიზარდა. ასევე გაითვალისწინეთ, რომ ფაზური ცვლა კლება დაიწყო.

4.25 კილოჰერცი

ოსცილოგრამები თითქმის ერწყმის ერთს. ფაზური ცვლა ძაბვასა და დენს შორის ხდება თითქმის შეუმჩნეველი.

და გარკვეული სიხშირით, მიმდინარე სიძლიერე გახდა მაქსიმალური და ფაზის ცვლა გახდა ნული. გაიხსენეთ ეს მომენტი. ეს ჩვენთვის ძალიან მნიშვნელოვანი იქნება.

სულ ცოტა ხნის წინ, დენი წინ უსწრებდა ძაბვას, მაგრამ ახლა უკვე დაიწყო ჩამორჩენა მას შემდეგ, რაც მას ფაზაში დაემთხვა. ვინაიდან დენი უკვე ჩამორჩება ძაბვას, მას უკვე ინდუქტორის რეაქციის სუნი აქვს.

ჩვენ კიდევ უფრო გავზრდით სიხშირეს

მიმდინარე სიძლიერე იწყებს ვარდნას და ფაზის ცვლა იზრდება.

22 კილოჰერცი

74 კილოჰერცი

როგორც ხედავთ, სიხშირის მატებასთან ერთად ცვლა უახლოვდება 90 გრადუსს, დენი კი სულ უფრო და უფრო მცირდება.

რეზონანსი

მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ იმ მომენტს, როდესაც ფაზური ცვლა იყო ნული და დენი, რომელიც გადის სერიის რხევის წრეში იყო მაქსიმალური:

ამ ფენომენს ე.წ რეზონანსი.

როგორც გახსოვთ, თუ ჩვენი წინააღმდეგობა ხდება მცირე, და ამ შემთხვევაში ხვეულის და კონდენსატორის დაკარგვის წინააღმდეგობები ძალიან მცირეა, მაშინ წრეში დიდი დენი იწყებს დინებას ოჰმის კანონის მიხედვით: I=U/R. თუ გენერატორი ძლიერია, მაშინ მასზე ძაბვა არ იცვლება და წინააღმდეგობა ხდება უმნიშვნელო და ვოილა! დენი იზრდება, როგორც სოკო წვიმის შემდეგ, რაც ჩვენ დავინახეთ ყვითელი ოსცილოგრამის რეზონანსის დროს.

ტომსონის ფორმულა

თუ რეზონანსის დროს კოჭის რეაქტიულობა უდრის კონდენსატორის რეაქტიულობას X L =X C, შემდეგ შეგიძლიათ გაათანაბროთ მათი რეაქტანსები და იქიდან გამოთვალოთ რეზონანსის წარმოშობის სიხშირე. ასე რომ, კოჭის რეაქტიულობა გამოიხატება ფორმულით:

კონდენსატორის რეაქტიულობა გამოითვლება ფორმულით:

ორივე მხარეს ვაიგივებთ და აქედან ვიანგარიშებთ ფ:

ამ შემთხვევაში მივიღეთ ფორმულა რეზონანსული სიხშირე. ამ ფორმულას სხვანაირად უწოდებენ ტომსონის ფორმულაროგორც გესმით, მეცნიერის პატივსაცემად, რომელმაც ის გამოიტანა.

გამოვიყენოთ ტომსონის ფორმულა ჩვენი რიგის რხევითი წრედის რეზონანსული სიხშირის გამოსათვლელად. ამისთვის გამოვიყენებ ჩემს RLC ტრანზისტორიმეტრს.

ჩვენ ვზომავთ კოჭის ინდუქციურობას:

და ჩვენ ვზომავთ ჩვენს შესაძლებლობებს:

ჩვენ ვიანგარიშებთ რეზონანსულ სიხშირეს ფორმულის გამოყენებით:

მე მივიღე 5.09 კილოჰერცი.

სიხშირის რეგულირებისა და ოსცილოსკოპის გამოყენებით, მე დავიჭირე რეზონანსი 4,78 კილოჰერცის სიხშირეზე (ქვედა მარცხენა კუთხეში დაწერილი)

200 კაპიკი ჰერცის ცდომილება ჩამოვწეროთ ინსტრუმენტების გაზომვის შეცდომას. როგორც ხედავთ, ტომპსონის ფორმულა მუშაობს.

ძაბვის რეზონანსი

ავიღოთ კოჭისა და კონდენსატორის სხვა პარამეტრები და ვნახოთ რა ხდება თავად რადიოს ელემენტებზე. ყველაფერი საფუძვლიანად უნდა გავარკვიოთ ;-). მე ვიღებ ინდუქტორს 22 მიკროჰენრის ინდუქციით:

და 1000 pF კონდენსატორი

ასე რომ, რეზონანსის დასაჭერად არ დავამატებ. რაღაც უფრო ეშმაკურს გავაკეთებ.

ვინაიდან ჩემი სიხშირის გენერატორი არის ჩინური და დაბალი სიმძლავრის, რეზონანსის დროს წრეში გვაქვს მხოლოდ აქტიური დანაკარგების წინააღმდეგობა R. მთლიანი წინააღმდეგობა მაინც მცირეა, ამიტომ დენი რეზონანსზე აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობებს. ამის შედეგად, ღირსეული ძაბვა ეცემა სიხშირის გენერატორის შიდა წინააღმდეგობას და ეცემა გენერატორის გამომავალი სიხშირის ამპლიტუდა. მე დავიჭერ ამ ამპლიტუდის მინიმალურ მნიშვნელობას. მაშასადამე, ეს იქნება რხევითი წრედის რეზონანსი. გენერატორის გადატვირთვა არ არის კარგი, მაგრამ რა არ შეიძლება მეცნიერების გულისთვის!

აბა, დავიწყოთ ;-). ჯერ გამოვთვალოთ რეზონანსული სიხშირე ტომსონის ფორმულით. ამისთვის ვხსნი ინტერნეტ კალკულატორს ინტერნეტში და სწრაფად ვიანგარიშებ ამ სიხშირეს. მე მივიღე 1.073 მეგაჰერცი.

მე ვიჭერ რეზონანსს სიხშირის გენერატორზე მისი მინიმალური ამპლიტუდის მნიშვნელობებით. ასეთი რაღაც გამოვიდა:

პიკიდან პიკამდე ამპლიტუდა 4 ვოლტი

მიუხედავად იმისა, რომ სიხშირის გენერატორს აქვს 17 ვოლტზე მეტი რხევა! ასე დაძაბულობამ ძალიან დაიკლო. და როგორც ხედავთ, რეზონანსული სიხშირე ოდნავ განსხვავებული აღმოჩნდა, ვიდრე გამოთვლილი: 1,109 მეგაჰერცი.

ახლა ცოტა გართობა ;-)

ეს არის სიგნალი, რომელსაც ჩვენ ვიყენებთ ჩვენს სერიულ რხევის წრეზე:

როგორც ხედავთ, ჩემს გენერატორს არ შეუძლია დიდი დენის მიწოდება რხევის წრეში რეზონანსული სიხშირით, ამიტომ სიგნალი ოდნავ დამახინჯებული აღმოჩნდა მწვერვალებზე.

კარგი, ახლა ყველაზე საინტერესო ნაწილი. მოდით გავზომოთ ძაბვის ვარდნა კონდენსატორსა და კოჭზე რეზონანსული სიხშირით. ანუ ასე გამოიყურება:

ჩვენ ვუყურებთ ძაბვას კონდენსატორზე:

ამპლიტუდის რხევა არის 20 ვოლტი (5x4)! სად? ბოლოს და ბოლოს, ჩვენ მივაწოდეთ სინუსური ტალღა რხევის წრედს 2 ვოლტის სიხშირით!

კარგი, იქნებ ოსცილოსკოპს დაემართა რამე? მოდით გავზომოთ ძაბვა კოჭზე:

ხალხო! უფასო!!! გენერატორიდან მივაწოდეთ 2 ვოლტი, მაგრამ მივიღეთ 20 ვოლტი კოჭაზეც და კონდენსატორზეც! ენერგიის მომატება 10-ჯერ! უბრალოდ გქონდეთ დრო, რომ ამოიღოთ ენერგია ან კონდენსატორიდან ან კოჭიდან!

კარგი, რაკი ასეა... ვიღებ 12 ვოლტიან მოპედის ნათურას და ვაკავშირებ კონდენსატორს ან კოჭს. როგორც ჩანს, ნათურმა იცის რა სიხშირით უნდა იმუშაოს და რა დენი მოიხმაროს. მე დავაყენე ამპლიტუდა ისე, რომ კოჭზე ან კონდენსატორზე იყოს სადღაც 20 ვოლტი, რადგან ფესვის საშუალო კვადრატული ძაბვა იქნება სადღაც 14 ვოლტი და სათითაოდ ვამაგრებ მათ ნათურას:

როგორც ხედავთ - სრული ნული. შუქი არ ანთებს, ამიტომ გაიპარსეთ, თავისუფალი ენერგიის მოყვარულებო). თქვენ არ დაგავიწყდათ, რომ სიმძლავრე განისაზღვრება დენის და ძაბვის პროდუქტით, არა? როგორც ჩანს, საკმარისი ძაბვაა, მაგრამ სამწუხაროდ, მიმდინარე სიძლიერე! მაშასადამე, რიგის რხევის წრედსაც უწოდებენ ვიწროზოლიანი (რეზონანსული) ძაბვის გამაძლიერებელი, არა ძალა!

მოდით შევაჯამოთ ის, რაც აღმოვაჩინეთ ამ ექსპერიმენტებში.

რეზონანსის დროს, ძაბვა კოჭზე და კონდენსატორზე აღმოჩნდა ბევრად მეტი, ვიდრე ჩვენ მივმართეთ რხევის წრეს. ამ შემთხვევაში 10-ჯერ მეტი მივიღეთ. რატომ არის ძაბვა კოჭზე რეზონანსზე ტოლი ძაბვის კონდენსატორზე? ამის ახსნა მარტივია. ვინაიდან სერიულ რხევად წრეში ხვეული და გამტარი მიჰყვება ერთმანეთს, შესაბამისად წრეში ერთი და იგივე დენი მიედინება.

რეზონანსის დროს, კოჭის რეაქტიულობა უდრის კონდენსატორის რეაქტიულობას. შუნტის წესის მიხედვით, ვხვდებით, რომ ძაბვა ეცემა კოჭზე U L = IX Lდა კონდენსატორზე U C = IX C. და რადგან რეზონანსში გვაქვს X L = X C, მაშინ მივიღებთ ამას U L = U C, დენი წრეში იგივეა ;-). მაშასადამე, რეზონანსს რხევის სერიულ წრეში ასევე უწოდებენ ძაბვის რეზონანსი, იმიტომ ძაბვა კოჭზე რეზონანსულ სიხშირეზე უდრის ძაბვას კონდენსატორზე.

ხარისხის ფაქტორი

მას შემდეგ, რაც ჩვენ დავიწყეთ რხევითი სქემების თემის წამოწევა, ჩვენ არ შეგვიძლია უგულებელვყოთ ისეთი პარამეტრი, როგორიცაა ხარისხის ფაქტორირხევითი წრე. ვინაიდან ჩვენ უკვე ჩავატარეთ გარკვეული ექსპერიმენტები, გაგვიადვილდება ხარისხის ფაქტორის დადგენა ძაბვის ამპლიტუდაზე დაყრდნობით. ხარისხის ფაქტორი მითითებულია ასოზე ქდა გამოითვლება პირველი მარტივი ფორმულის გამოყენებით:

მოდით გამოვთვალოთ ხარისხის ფაქტორი ჩვენს შემთხვევაში.

ვინაიდან ერთი კვადრატის ვერტიკალურად გაყოფის ღირებულებაა 2 ვოლტი, შესაბამისად, სიხშირის გენერატორის სიგნალის ამპლიტუდა არის 2 ვოლტი.

და ეს არის ის, რაც ჩვენ გვაქვს კონდენსატორის ან კოჭის ტერმინალებზე. აქ ერთი კვადრატის ვერტიკალურად გაყოფის ფასი 5 ვოლტია. ვითვლით კვადრატებს და ვამრავლებთ. 5x4=20 ვოლტი.

ჩვენ ვიანგარიშებთ ხარისხის ფაქტორის ფორმულის გამოყენებით:

Q=20/2=10. პრინციპში, ცოტა და არა ცოტა. ამას გააკეთებს. ასე შეიძლება პრაქტიკაში ხარისხის ფაქტორის პოვნა.

ასევე არსებობს მეორე ფორმულა ხარისხის ფაქტორის გამოსათვლელად.

სად

R - დაკარგვის წინააღმდეგობა წრეში, Ohm

L - ინდუქციურობა, ჰენრი

C – ტევადობა, ფარადი

ხარისხის ფაქტორის გაცნობით, თქვენ შეგიძლიათ მარტივად იპოვოთ დაკარგვის წინააღმდეგობა რსერიის რხევითი წრე.

ასევე მინდა დავამატო ორიოდე სიტყვა ხარისხის ფაქტორზე. წრედის ხარისხის ფაქტორი არის რხევითი წრედის თვისებრივი მაჩვენებელი. ძირითადად, ისინი ყოველთვის ცდილობენ მის გაზრდას სხვადასხვა შესაძლო გზებით. თუ გადავხედავთ ზემოთ მოცემულ ფორმულას, მიხვდებით, რომ ხარისხის ფაქტორის გასაზრდელად საჭიროა როგორმე შევამციროთ რხევითი წრედის დაკარგვის წინააღმდეგობა. ზარალის ლომის წილი ინდუქტორს ეხება, ვინაიდან მას სტრუქტურულად უკვე დიდი დანაკარგები აქვს. იგი მავთულისგან არის დაჭრილი და უმეტეს შემთხვევაში აქვს ბირთვი. მაღალ სიხშირეზე მავთულში იწყება კანის ეფექტის გამოჩენა, რაც კიდევ უფრო იწვევს წრეში დანაკარგებს.

Შემაჯამებელი

სერიის რხევითი წრე შედგება სერიულად დაკავშირებული ინდუქტორისა და კონდენსატორისგან.

გარკვეულ სიხშირეზე, კოჭის რეაქტიულობა ტოლი ხდება კონდენსატორის რეაქტიულობისა და ისეთი ფენომენის, როგორიცაა რეზონანსი.

რეზონანსის დროს, კოჭისა და კონდენსატორის რეაქტივები, თუმცა სიდიდით ტოლია, მაგრამ ნიშნით საპირისპიროა, ამიტომ ისინი კლებულობენ და აგროვებენ ნულს. წრეში რჩება მხოლოდ აქტიური დანაკარგის წინააღმდეგობა R.

რეზონანსის დროს, წრედში მიმდინარე სიძლიერე ხდება მაქსიმალური, რადგან კოჭისა და კონდენსატორის R-ის დაკარგვის წინააღმდეგობა მცირე მნიშვნელობას უმატებს.

რეზონანსის დროს, ძაბვა კოჭზე უდრის ძაბვას კონდენსატორზე და აღემატება ძაბვას გენერატორზე.

კოეფიციენტს, რომელიც გვიჩვენებს, რამდენჯერ აღემატება ძაბვა კოჭზე ან კონდენსატორზე, გენერატორზე ძაბვას ეწოდება სერიის რხევითი წრედის ხარისხის ფაქტორი Q და აჩვენებს რხევითი წრედის ხარისხობრივ შეფასებას. ძირითადად ისინი ცდილობენ Q რაც შეიძლება დიდი გახადონ.

დაბალ სიხშირეებზე რხევის წრეს აქვს რეზონანსამდე ტევადი დენის კომპონენტი, ხოლო რეზონანსის შემდეგ ინდუქციური დენის კომპონენტი.

ელექტრომაგნიტური რხევები.
უფასო და იძულებითი ელექტრო ვიბრაციები.

ელექტრომაგნიტური რხევები არის ელექტრული და მაგნიტური ველების ურთიერთდაკავშირებული რხევები.

ელექტრომაგნიტური ვიბრაციები ჩნდება სხვადასხვა ელექტრულ წრეებში. ამ შემთხვევაში, მუხტის რაოდენობა, ძაბვა, დენის სიძლიერე, ელექტრული ველის სიძლიერე, მაგნიტური ველის ინდუქცია და სხვა ელექტროდინამიკური სიდიდეები იცვლება.

თავისუფალი ელექტრომაგნიტური რხევები წარმოიქმნება ელექტრომაგნიტურ სისტემაში წონასწორობის მდგომარეობიდან მისი ამოღების შემდეგ, მაგალითად, კონდენსატორისთვის მუხტის გადაცემის ან წრედის მონაკვეთში დენის შეცვლით.

ეს არის დარბილებული რხევები, ვინაიდან სისტემაში გადაცემული ენერგია იხარჯება გათბობაზე და სხვა პროცესებზე.

იძულებითი ელექტრომაგნიტური რხევები არის დაუცველი რხევები წრეში, რომელიც გამოწვეულია გარე პერიოდულად ცვალებადი სინუსოიდური EMF-ით.

ელექტრომაგნიტური რხევები აღწერილია იგივე კანონებით, როგორც მექანიკური, თუმცა ამ რხევების ფიზიკური ბუნება სრულიად განსხვავებულია.

ელექტრული ვიბრაციები ელექტრომაგნიტური ვიბრაციების განსაკუთრებული შემთხვევაა, როდესაც განიხილება მხოლოდ ელექტრული სიდიდის ვიბრაცია. ამ შემთხვევაში საუბრობენ ალტერნატიულ დენზე, ძაბვაზე, სიმძლავრეზე და ა.შ.

რხევის წრე

რხევითი წრე არის ელექტრული წრე, რომელიც შედგება C ტევადობის მქონე კონდენსატორისგან, L ინდუქციური კოჭისა და რიგად დაკავშირებული R წინააღმდეგობის მქონე რეზისტორისგან.

რხევადი წრედის სტაბილური წონასწორობის მდგომარეობა ხასიათდება ელექტრული ველის მინიმალური ენერგიით (კონდენსატორი არ არის დამუხტული) და მაგნიტური ველით (კოჭის მეშვეობით დენი არ არის).

თავად სისტემის თვისებების გამომხატველი სიდიდეები (სისტემის პარამეტრები): L და m, 1/C და k

რაოდენობები, რომლებიც ახასიათებს სისტემის მდგომარეობას:

სიდიდეები, რომლებიც გამოხატავენ სისტემის მდგომარეობის ცვლილების სიჩქარეს: u = x"(t)და i = q"(t).

ელექტრომაგნიტური ვიბრაციების მახასიათებლები

შეიძლება აჩვენოს, რომ თავისუფალი ვიბრაციის განტოლება მუხტისთვის q = q(t)კონდენსატორს წრეში აქვს ფორმა

სად q"არის მუხტის მეორე წარმოებული დროის მიმართ. მაგნიტუდა

არის ციკლური სიხშირე. იგივე განტოლებები აღწერს დენის, ძაბვის და სხვა ელექტრული და მაგნიტური სიდიდის რყევებს.

(1) განტოლების ერთ-ერთი გამოსავალი არის ჰარმონიული ფუნქცია

წრეში რხევის პერიოდი მოცემულია ფორმულით (ტომსონი):

რაოდენობა φ = ώt + φ 0, რომელიც დგას სინუსის ან კოსინუსის ნიშნის ქვეშ, არის რხევის ფაზა.

ფაზა განსაზღვრავს რხევითი სისტემის მდგომარეობას ნებისმიერ დროს ტ.

წრეში დენი უდრის მუხტის წარმოებულს დროის მიმართ, ის შეიძლება გამოისახოს

უფრო ნათლად რომ გამოვხატოთ ფაზური ცვლა, გადავიდეთ კოსინუსიდან სინუსზე

ალტერნატიული ელექტრო დენი

1. ჰარმონიული EMF ხდება, მაგალითად, ჩარჩოში, რომელიც ბრუნავს მუდმივი კუთხური სიჩქარით ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში ინდუქციით B. მაგნიტური ნაკადი ფჩარჩოს გახვრეტა ფართობით ს,

სად არის კუთხე ნორმალურ ჩარჩოსა და მაგნიტური ინდუქციის ვექტორს შორის.

ფარადეის ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის მიხედვით, ინდუცირებული ემფ უდრის

სად არის მაგნიტური ინდუქციის ნაკადის ცვლილების სიჩქარე.

ჰარმონიულად ცვალებადი მაგნიტური ნაკადი იწვევს სინუსოიდულ ინდუცირებულ ემფს

სად არის ინდუცირებული ემფ-ის ამპლიტუდის მნიშვნელობა.

2. თუ წრედს უკავშირდება გარე ჰარმონიული EMF-ის წყარო

შემდეგ მასში წარმოიქმნება იძულებითი რხევები, რომლებიც მოხდება ώ ციკლური სიხშირით, რომელიც ემთხვევა წყაროს სიხშირეს.

ამ შემთხვევაში, იძულებითი რხევები ასრულებენ მუხტს q, პოტენციურ განსხვავებას u, მიმდინარე სიძლიერე მედა სხვა ფიზიკური რაოდენობა. ეს არის დაუცველი რხევები, რადგან ენერგია მიეწოდება წრეს წყაროდან, რაც ანაზღაურებს დანაკარგებს. დენი, ძაბვა და სხვა სიდიდეები, რომლებიც ჰარმონიულად იცვლება წრედში, ეწოდება ცვლადები. ისინი აშკარად იცვლებიან ზომით და მიმართულებით. დენებს და ძაბვებს, რომლებიც იცვლება მხოლოდ სიდიდით, ეწოდება პულსირება.

რუსეთში სამრეწველო AC სქემებში, მიღებული სიხშირეა 50 ჰც.

გამოვთვალოთ Q სითბოს რაოდენობა, როდესაც ალტერნატიული დენი გადის აქტიური წინააღმდეგობის R დირიჟორზე, მაქსიმალური სიმძლავრის მნიშვნელობა არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას, რადგან ის მიიღწევა მხოლოდ დროის გარკვეულ მომენტებში. აუცილებელია გამოვიყენოთ საშუალო სიმძლავრე პერიოდის განმავლობაში - მთლიანი ენერგიის W-ის შეფარდება, რომელიც შედის წრეში პერიოდის განმავლობაში პერიოდის მნიშვნელობასთან:

ამრიგად, T დროში გამოთავისუფლებული სითბოს რაოდენობა:

ალტერნატიული დენის ეფექტური მნიშვნელობა I უდრის პირდაპირი დენის სიძლიერეს, რომელიც T პერიოდის ტოლ დროს გამოყოფს სითბოს იგივე რაოდენობას, როგორც ალტერნატიული დენი:

აქედან გამომდინარეობს ეფექტური მიმდინარე მნიშვნელობა

ანალოგიურად, ეფექტური ძაბვის მნიშვნელობა

ტრანსფორმატორი

ტრანსფორმატორი- მოწყობილობა, რომელიც ზრდის ან ამცირებს ძაბვას რამდენჯერმე ენერგიის დაკარგვის გარეშე.

ტრანსფორმატორი შედგება ცალკეული ფირფიტებისგან აწყობილი ფოლადის ბირთვისგან, რომელზედაც დამაგრებულია მავთულის გრაგნილებით ორი ხვეული. პირველადი გრაგნილი უკავშირდება ალტერნატიულ ძაბვის წყაროს, ხოლო მოწყობილობები, რომლებიც მოიხმარენ ელექტროენერგიას, დაკავშირებულია მეორად გრაგნილთან.

ზომა

ტრანსფორმაციის თანაფარდობა ეწოდება. დაღმავალი ტრანსფორმატორისთვის K > 1, საფეხურიანი ტრანსფორმატორისთვის K< 1.

მაგალითი.რხევითი მიკროსქემის კონდენსატორის ფირფიტებზე მუხტი დროთა განმავლობაში იცვლება განტოლების შესაბამისად. იპოვეთ წრედში რხევების პერიოდი და სიხშირე, ციკლური სიხშირე, მუხტის რხევების ამპლიტუდა და დენის რხევების ამპლიტუდა. ჩაწერეთ განტოლება i = i(t), რომელიც გამოხატავს დენის დამოკიდებულებას დროზე.

განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ. პერიოდი განისაზღვრება ციკლური სიხშირის ფორმულით

რხევის სიხშირე

მიმდინარე სიძლიერის დროზე დამოკიდებულებას აქვს ფორმა:

მიმდინარე ამპლიტუდა.

პასუხი:მუხტი რხევა 0,02 წმ პერიოდით და 50 ჰც სიხშირით, რაც შეესაბამება ციკლურ სიხშირეს 100 რად/წმ, დენის რხევების ამპლიტუდა არის 510 3 ა, დენი იცვლება კანონის მიხედვით:

მე=-5000 sin100t

ამოცანები და ტესტები თემაზე „თემა 10. „ელექტრომაგნიტური რხევები და ტალღები“.

განივი და გრძივი ტალღები. ტალღის სიგრძე - მექანიკური ვიბრაციები და ტალღები. ხმა მე-9 კლასი

შეიძლება სასარგებლო იყოს წაკითხვა: