ახალი ამბები

რა ხდება, როდესაც წრეში აყენებთ ინდუქტორებს და კონდენსატორებს? რაღაც მაგარია და ეს რეალურად მნიშვნელოვანია.
თქვენ შეგიძლიათ გააკეთოთ მრავალი სხვადასხვა ტიპის ინდუქტორი, მაგრამ ყველაზე გავრცელებული ტიპია ცილინდრული კოჭა - სოლენოიდი.
როდესაც დენი გადის პირველ მარყუჟში, ის წარმოქმნის მაგნიტურ ველს, რომელიც გადის სხვა მარყუჟებში. თუ ამპლიტუდა არ შეიცვლება, მაგნიტურ ველს ნამდვილად არ ექნება რაიმე ეფექტი. ცვალებადი მაგნიტური ველი წარმოქმნის ელექტრულ ველებს სხვა წრეებში. მიმართულება ამ ელექტრული ველი აწარმოებს ელექტრული პოტენციალის ცვლილებას ბატარეის მსგავსად.
და ბოლოს, ჩვენ გვაქვს მოწყობილობა, რომელსაც პოტენციური განსხვავება აქვს დენის ცვლილების დროის სიჩქარის პროპორციული (რადგან დენი წარმოქმნის მაგნიტურ ველს). ეს შეიძლება დაიწეროს როგორც:
ამ განტოლებაში ორი რამ არის გასათვალისწინებელი. პირველი, L არის ინდუქციურობა. ეს მხოლოდ სოლენოიდის გეომეტრიაზეა დამოკიდებული (ან როგორი ფორმა გაქვთ) და მისი მნიშვნელობა იზომება ჰენრის ფორმით. მეორე, არის მინუსი. ნიშანი.ეს ნიშნავს, რომ ინდუქტორში პოტენციალის ცვლილება დენის ცვლილების საპირისპიროა.
როგორ იქცევა ინდუქციური წრედში? თუ თქვენ გაქვთ მუდმივი დენი, მაშინ არ არის ცვლილება (პირდაპირი დენი), ასე რომ არ არის პოტენციური განსხვავება ინდუქტორში - ის მოქმედებს ისე, თითქოს არც კი არსებობს. თუ არსებობს მაღალი სიხშირის დენი (AC წრე), იქნება დიდი პოტენციური განსხვავება ინდუქტორში.
ანალოგიურად, არსებობს კონდენსატორების მრავალი განსხვავებული კონფიგურაცია. უმარტივესი ფორმა იყენებს ორ პარალელურ გამტარ ფირფიტას, თითოეულს აქვს მუხტი (მაგრამ წმინდა მუხტი ნულის ტოლია).
ამ ფირფიტების მუხტი ქმნის ელექტრულ ველს კონდენსატორის შიგნით. ელექტრული ველის გამო, ფირფიტებს შორის ელექტრული პოტენციალი ასევე უნდა შეიცვალოს. ამ პოტენციალის სხვაობის მნიშვნელობა დამოკიდებულია მუხტის რაოდენობაზე. პოტენციური განსხვავება კონდენსატორში შეიძლება იყოს დაწერილი როგორც:
აქ C არის ტევადობის მნიშვნელობა ფარადებში - ის ასევე დამოკიდებულია მხოლოდ მოწყობილობის ფიზიკურ კონფიგურაციაზე.
თუ დენი შედის კონდენსატორში, დაფაზე დატენვის მნიშვნელობა შეიცვლება. თუ არის მუდმივი (ან დაბალი სიხშირის) დენი, დენი გააგრძელებს ფირფიტებს მუხტის დამატებას პოტენციალის გასაზრდელად, ასე რომ დროთა განმავლობაში პოტენციალი საბოლოოდ გაიზრდება. იყოს როგორც ღია წრე, და კონდენსატორის ძაბვა იქნება ბატარეის ძაბვის (ან კვების წყაროს) ტოლი. თუ თქვენ გაქვთ მაღალი სიხშირის დენი, დატენვა დაემატება და ჩამოიშორება კონდენსატორის ფირფიტებს და დატენვის გარეშე. დაგროვება, კონდენსატორი იქცევა ისე, თითქოს არც არსებობს.
დავუშვათ, დავიწყებთ დამუხტული კონდენსატორით და ვუერთებთ მას ინდუქტორს (სქემაში წინააღმდეგობა არ არის, რადგან მე ვიყენებ სრულყოფილ ფიზიკურ მავთულს). იფიქრეთ იმ მომენტზე, როდესაც ეს ორი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული. ვივარაუდოთ, რომ არსებობს გადამრთველი, მაშინ შემიძლია დავხატო შემდეგი დიაგრამა.
ეს არის ის, რაც ხდება. ჯერ ერთი, არ არის დენი (რადგან გადამრთველი ღიაა). გადამრთველის დახურვის შემდეგ იქნება დენი, წინააღმდეგობის გარეშე, ეს დენი გადახტება უსასრულობამდე. თუმცა, დენის ეს დიდი ზრდა ნიშნავს, რომ ინდუქტორზე გენერირებული პოტენციალი შეიცვლება. რაღაც მომენტში, პოტენციური ცვლილება ინდუქტორზე მეტი იქნება ვიდრე ცვლილება კონდენსატორზე (რადგან კონდენსატორი კარგავს მუხტს დენის გადინებისას), შემდეგ კი დენი შებრუნდება და დატენავს კონდენსატორს. ეს პროცესი გაგრძელდება, რადგან წინააღმდეგობა არ არსებობს.
მას უწოდებენ LC წრედს, რადგან მას აქვს ინდუქტორი (L) და კონდენსატორი (C) - ვფიქრობ, ეს აშკარაა. პოტენციური ცვლილება მთელ წრედში უნდა იყოს ნული (რადგან ეს არის ციკლი), რათა დავწერო:
Q და მე იცვლება დროთა განმავლობაში. არსებობს კავშირი Q და I-ს შორის, რადგან დენი არის კონდენსატორიდან გამოსვლის მუხტის ცვლილების დროის სიჩქარე.
ახლა მე მაქვს მუხტის ცვლადის მეორე რიგის დიფერენციალური განტოლება. ეს არ არის რთული ამოსახსნელი განტოლება - ფაქტობრივად, შემიძლია გამოვიცნო ამოხსნა.
ეს თითქმის იგივეა, რაც ზამბარის მასის გამოსავალი (გარდა ამ შემთხვევისა, იცვლება პოზიცია და არა დამუხტვა). მაგრამ დაელოდეთ! გამოსავალი არ უნდა გამოვიცნოთ, თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ რიცხვითი გამოთვლები. მოაგვარეთ ეს პრობლემა. დავიწყებ შემდეგი მნიშვნელობებით:
ამ პრობლემის რიცხობრივად გადასაჭრელად მე დავყოფ პრობლემას მცირე დროის ეტაპებად. ყოველი დროის საფეხურზე გავაკეთებ:
მე ვფიქრობ, რომ ეს საკმაოდ მაგარია. კიდევ უკეთესი, თქვენ შეგიძლიათ გაზომოთ წრედის რხევის პერიოდი (გამოიყენეთ მაუსი, რომ გადაიტანოთ და იპოვოთ დროის მნიშვნელობა), შემდეგ კი გამოიყენეთ შემდეგი მეთოდი, რომ შეადაროთ იგი მოსალოდნელ კუთხურ სიხშირეს:
რა თქმა უნდა, შეგიძლიათ შეცვალოთ პროგრამის ზოგიერთი შინაარსი და ნახოთ რა მოხდება - განაგრძეთ, სამუდამოდ არაფერს გაანადგურებთ.
ზემოაღნიშნული მოდელი არარეალურია. რეალურ სქემებს (განსაკუთრებით გრძელ მავთულს ინდუქტორებში) აქვთ წინააღმდეგობა. თუ მსურს ამ რეზისტორის შეყვანა ჩემს მოდელში, წრე ასე გამოიყურება:
ეს შეცვლის ძაბვის მარყუჟის განტოლებას. ახლა ასევე იქნება ტერმინი რეზისტორზე პოტენციური ვარდნის შესახებ.
მე შემიძლია კვლავ გამოვიყენო კავშირი მუხტსა და დენს შორის შემდეგი დიფერენციალური განტოლების მისაღებად:
რეზისტორის დამატების შემდეგ, ეს გახდება უფრო რთული განტოლება და ჩვენ არ შეგვიძლია უბრალოდ „გამოვიცნოთ“ გამოსავალი. თუმცა, ამ პრობლემის გადასაჭრელად ზემოაღნიშნული რიცხვითი გამოთვლების შეცვლა არ უნდა იყოს ძალიან რთული. სინამდვილეში, ერთადერთი ცვლილებაა. არის ხაზი, რომელიც ითვლის მუხტის მეორე წარმოებულს. მე დავამატე ტერმინი წინააღმდეგობის ასახსნელად (მაგრამ არა პირველი რიგის).
დიახ, თქვენ ასევე შეგიძლიათ შეცვალოთ C და L მნიშვნელობები, მაგრამ ფრთხილად იყავით. თუ ისინი ძალიან დაბალია, სიხშირე იქნება ძალიან მაღალი და თქვენ უნდა შეცვალოთ დროის ნაბიჯის ზომა უფრო მცირე მნიშვნელობაზე.
როდესაც ქმნი მოდელს (ანალიზის ან რიცხვითი მეთოდების საშუალებით), ზოგჯერ ნამდვილად არ იცი, კანონიერია თუ მთლიანად ყალბი. მოდელის ტესტირების ერთ-ერთი გზაა მისი შედარება რეალურ მონაცემებთან. მოდით გავაკეთოთ ეს. ეს არის ჩემი დაყენება.
ეს ასე მუშაობს. ჯერ მე გამოვიყენე სამი D ტიპის ბატარეა კონდენსატორების დასატენად. მე შემიძლია გავიგო, როდის არის კონდენსატორი თითქმის სრულად დატენილი კონდენსატორზე ძაბვის დათვალიერებით. შემდეგ, გამორთეთ ბატარეა და შემდეგ დახურეთ გადამრთველი გამორთეთ კონდენსატორი ინდუქტორის მეშვეობით.რეზისტორი მავთულის მხოლოდ ნაწილია-ცალკე რეზისტორი არ მაქვს.
მე ვცადე კონდენსატორებისა და ინდუქტორების რამდენიმე განსხვავებული კომბინაცია და საბოლოოდ მივიღე სამუშაო. ამ შემთხვევაში, მე გამოვიყენე 5 μF კონდენსატორი და ცუდი გარეგნობის ძველი ტრანსფორმატორი ჩემს ინდუქტორად (ზემოთ არ არის ნაჩვენები). დარწმუნებული არ ვარ ინდუქციურობა, ასე რომ, მე უბრალოდ ვაფასებ კუთხის სიხშირეს და ვიყენებ ჩემს ცნობილ ტევადობის მნიშვნელობას 13.6 ჰენრის ინდუქციურობის ამოსახსნელად. წინააღმდეგობისთვის ვცადე ამ მნიშვნელობის გაზომვა ომმეტრით, მაგრამ ჩემს მოდელში 715 ohms-ის მნიშვნელობის გამოყენება მუშაობდა. საუკეთესო.
ეს არის ჩემი რიცხვითი მოდელის გრაფიკი და გაზომილი ძაბვა ფაქტობრივ წრეში (მე გამოვიყენე ვერნიეს დიფერენციალური ძაბვის ზონდი ძაბვის დროის მიხედვით).
ეს არ არის იდეალურად მორგებული, მაგრამ ჩემთვის საკმარისად ახლოსაა. ცხადია, შემიძლია პარამეტრების ოდნავ დარეგულირება უკეთესი მორგებისთვის, მაგრამ ვფიქრობ, ეს აჩვენებს, რომ ჩემი მოდელი არ არის გიჟი.
ამ LRC მიკროსქემის მთავარი მახასიათებელია ის, რომ მას აქვს ბუნებრივი სიხშირეები, რომლებიც დამოკიდებულია L და C მნიშვნელობებზე. დავუშვათ, მე სხვა რამ გავაკეთე. რა მოხდება, თუ დავაკავშირებ რხევადი ძაბვის წყაროს ამ LRC წრედს? ამ შემთხვევაში, მაქსიმალური დენი წრეში დამოკიდებულია რხევადი ძაბვის წყაროს სიხშირეზე.როცა ძაბვის წყაროს და LC წრედის სიხშირე ერთნაირია, მიიღებთ მაქსიმალურ დენს.
მილი ალუმინის ფოლგასთან ერთად არის კონდენსატორი, ხოლო მავთულის მილი არის ინდუქტორი. (დიოდი და ყურსასმენი) ერთად წარმოადგენს ბროლის რადიოს. დიახ, მე დავაყენე იგი რამდენიმე მარტივ წყაროსთან ერთად (მე მივყევი ამ YouTube-ის მითითებებს. ვიდეო). ძირითადი იდეა არის კონდენსატორებისა და ინდუქტორების მნიშვნელობების დარეგულირება კონკრეტულ რადიოსადგურზე "მორგებისთვის". (ან ჩემი ინდუქტორი გატეხილია). თუმცა, აღმოვაჩინე, რომ ეს ძველი ბროლის რადიო ნაკრები უკეთ მუშაობს.
მე ვიპოვე სადგური, რომელიც ძლივს მესმის, ამიტომ ვფიქრობ, რომ ჩემი საკუთარი რადიო შეიძლება არ იყოს საკმარისად კარგი სადგურის მისაღებად. მაგრამ ზუსტად როგორ მუშაობს ეს RLC რეზონანსული წრე და როგორ იღებთ მისგან აუდიო სიგნალს? იქნებ მომავალ პოსტში შევინახავ.
© 2021 Condé Nast.ყველა უფლება დაცულია. ამ ვებსაიტის გამოყენებით, თქვენ ეთანხმებით ჩვენს მომხმარებლის შეთანხმებას და კონფიდენციალურობის პოლიტიკას და ქუქი-ფაილის განცხადებას, ასევე თქვენს კალიფორნიის კონფიდენციალურობის უფლებებს. როგორც ჩვენი შვილობილი პარტნიორობის ნაწილი საცალო მოვაჭრეებთან, Wired-მა შეიძლება მიიღოს ნაწილი გაყიდვები ჩვენი ვებსაიტის საშუალებით შეძენილი პროდუქტებიდან. Condé Nast-ის წინასწარი წერილობითი ნებართვის გარეშე, ამ ვებსაიტზე არსებული მასალების კოპირება, გავრცელება, გადაცემა, ქეშირება ან სხვაგვარად გამოყენება დაუშვებელია. რეკლამის შერჩევა