- •Ток, изменяющийся по направлению и величине по гармоническому закону, называется переменным током.
- •Сопротивления в цепи переменного тока
- •Закон Ома для участка цепи переменного тока
- •Электрический резонанс
- •Трансформатор - устройство, служащее для преобразования переменного тока при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности.
- •Трансформатор преобразует переменный ток таким образом, что произведение силы тока на напряжение приблизительно одинаково в первичной и вторичной обмотках.
Закон Ома для участка цепи переменного тока
XL
XR XC
U ≠ UR + UL + UC; R ≠ RA+ XL + XC; R = √ RA2 + ( XL – XC) 2
U U
I = —— = —————————— ;
R √ R 2 + ( XL – XC ) 2
U
I = ————————————— .
1 2
R 2 + ω L – ——
ω C
Электрический резонанс
Резонанс в электрической цепи – явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний тока при совпадении частот ω 0 = ω, где ω 0 – собственная частота колебаний контура; ω – частота питающего напряжения.
1
Поскольку ХС ~ ——, а ХL ~ ω, то ток I в цепи будет зависеть от ω и будет максимален при
ω
частоте, отвечающей условию:
1 1
XC = XL , ——— = ω 0 L, ω 0 = ——— .
ω 0 C √ L C
1
Когда ω = ω 0 = ——— , в цепи наблюдается резонанс.
√ L C
U 0
Амплитуда установившихся колебаний будет определяться уравнением I 0 = ——.
R
I 02 R U 0 I 0
Если ——— t = ——— t, то при R→ 0 I→ ∞.
2 2
1 1 4 π 2
При максимальной силе тока: ω L = ——, ω2 L C = 1, ω2 = —— = ———,
ω C L C T 2
T = 2π √ L C ===> T = Тсоб ( ν = ν соб)
Польза резонанса Вред резонанса
I XC , XL
ХL
ХC
ν = ν0 ω 0 ω
Используется при осуществлении радиосвязи, При резком возрастании тока – приводит к
основана работа измерительных приборов. нарушению изоляции витков катушки
индуктивности; при резком увеличении
напряжения – к пробою конденсаторов.
Генератор высокочастотных электромагнитных колебаний
(генератор на транзисторе)
В природе любые колебания колебательной системы без воздействия внешних сил – затухающие.
Системы, в которых генерируются незатухающие колебания за счет поступления энергии от источника внутри системы, называются автоколебательными.
Колебания, существующие в системе без воздействия на них внешних периодических сил, называются автоколебаниями.
(примеры автоколебательных систем: электрический звонок, свисток часы, органные трубы, автогенераторы, наше сердце, легкие, голосовые связки)
Незатухающие колебания в колебательном контуре (система, в которой могут происходить электромагнитные колебания, состоящая из конденсатора и катушки индуктивности) установятся в том случае, если источник постоянного тока будет все время подключен к контуру, и контур будет подключаться к источнику только в первую половину периода. Для выполнения такого условия ключ должен замыкать и размыкать цепь с частотой, соответствующей частоте электромагнитных колебаний контура:
1
ν = —————.
2π √ L C
Однако, механический ключ инертен. Безынерционным ключом является транзистор, который обеспечивает поступление энергии к колебательному контуру, если напряжение на электронном переходе меняется синфазно с напряжением на контуре.
Первая четверть периода.
Положительно заряженная пластина
конденсатора, соединенная с коллекто-
К ром, разряжается. Ток в к. к. возрастает
Б до максимального значения (Imax).
+ В катушке связи (св) возникает индук-
Э ционный ток такого направления, что
база имеет отрицательный потенциал
относительно эмиттера. Переходы база
LСВ LКК - коллектор и эмиттер – база прямые.
Транзистор открыт. Энергия от источника поступает через транзистор в колебательный контур (ключ замкнут).
Вторая четверть периода.
Ток в контуре убывает. Верхняя пластина заряжается отрицательно. В катушке связи ток меняет направление. На базе положительный потенциал. Переход коллектор – база обратный. Тока в цепи нет (ключ разомкнут).
Третья четверть периода.
Конденсатор разряжается. Ток растет до максимального значения, направлен от нижней пластины к верхней. В катушке связи ток направлен так, что база получает положительный потенциал. Переход база – коллектор обратный. Тока в цепи нет (ключ разомкнут).
Четвертая четверть периода.
Ток в контуре, не меняя направления, убывает. Верхняя пластина заряжается положительно. В катушке связи ток меняется по направлению. Заряд на базе отрицательный. Переходы база – коллектор и эмиттер – база прямые. Энергия поступает от источника в колебательный контур (ключ замкнут).
Т. о., происходят незатухающие электромагнитные колебания за счет поступления энергии от источника в колебательный контур в течение ½ Т.