Lajme

Çfarë ndodh kur vendosni induktorë dhe kondensatorë në qark? Diçka interesante - dhe në fakt është e rëndësishme.
Ju mund të bëni shumë lloje të ndryshme induktorësh, por lloji më i zakonshëm është një spirale cilindrike - një solenoid.
Kur rryma kalon nëpër lakun e parë, ajo gjeneron një fushë magnetike që kalon nëpër sythe të tjera. Nëse amplituda nuk ndryshon, fusha magnetike nuk do të ketë në të vërtetë ndonjë efekt. Fusha magnetike e ndryshuar gjeneron fusha elektrike në qarqe të tjera. Drejtimi e kësaj fushe elektrike prodhon një ndryshim në potencialin elektrik si një bateri.
Së fundi, ne kemi një pajisje me një ndryshim potencial proporcional me shpejtësinë kohore të ndryshimit të rrymës (sepse rryma gjeneron një fushë magnetike). Kjo mund të shkruhet si:
Ka dy gjëra për të vënë në dukje në këtë ekuacion. Së pari, L është induktiviteti. Kjo varet vetëm nga gjeometria e solenoidit (ose çfarëdo forme që keni), dhe vlera e tij matet në formën e Henrit. Së dyti, ka një minus shenjë.Kjo do të thotë se ndryshimi i potencialit nëpër induktor është i kundërt me ndryshimin e rrymës.
Si sillet induktanca në qark? Nëse keni një rrymë konstante, atëherë nuk ka ndryshim (rrymë e drejtpërdrejtë), kështu që nuk ka ndryshim potencial në të gjithë induktin - ai vepron sikur të mos ekzistonte. një rrymë me frekuencë të lartë (qark AC), do të ketë një ndryshim të madh potencial në të gjithë induktorin.
Po kështu, ka shumë konfigurime të ndryshme të kondensatorëve. Forma më e thjeshtë përdor dy pllaka përcjellëse paralele, secila me një ngarkesë (por ngarkesa neto është zero).
Ngarkesa në këto pllaka krijon një fushë elektrike brenda kondensatorit. Për shkak të fushës elektrike, potenciali elektrik midis pllakave gjithashtu duhet të ndryshojë. Vlera e këtij ndryshimi potencial varet nga sasia e ngarkesës. Diferenca potenciale në kondensator mund të jetë shkruar si:
Këtu C është vlera e kapacitetit në farad - gjithashtu varet vetëm nga konfigurimi fizik i pajisjes.
Nëse rryma hyn në kondensator, vlera e ngarkimit në tabelë do të ndryshojë. Nëse ka një rrymë konstante (ose frekuencë të ulët), rryma do të vazhdojë të shtojë ngarkesë në pllaka për të rritur potencialin, kështu që me kalimin e kohës, potenciali përfundimisht do të të jetë si një qark i hapur, dhe tensioni i kondensatorit do të jetë i barabartë me tensionin e baterisë (ose furnizimin me energji). Nëse keni një rrymë me frekuencë të lartë, ngarkesa do të shtohet dhe hiqet nga pllakat në kondensator dhe pa pagesë. akumulimi, kondensatori do të sillet sikur të mos ekzistonte.
Supozoni se fillojmë me një kondensator të ngarkuar dhe e lidhim atë me një induktor (nuk ka rezistencë në qark sepse jam duke përdorur tela fizikë të përsosur). Mendoni për momentin kur të dy janë të lidhur. Duke supozuar se ka një ndërprerës, atëherë mund të vizatoj diagramin e mëposhtëm.
Kjo është ajo që po ndodh. Së pari, nuk ka rrymë (sepse çelësi është i hapur). Pasi çelësi të mbyllet, do të ketë rrymë, pa rezistencë, kjo rrymë do të hidhet në pafundësi. Megjithatë, kjo rritje e madhe e rrymës do të thotë që potenciali i gjeneruar nëpër induktor do të ndryshojë. Në një moment, ndryshimi i mundshëm në të gjithë induktorin do të jetë më i madh se ndryshimi në të gjithë kondensatorin (sepse kondensatori humb ngarkesën ndërsa rrjedh rryma), dhe më pas rryma do të kthehet mbrapsht dhe do të rikarikojë kondensatorin Ky proces do të vazhdojë të përsëritet-sepse nuk ka rezistencë.
Quhet qark LC sepse ka një induktor (L) dhe një kondensator (C) - mendoj se kjo është e qartë. Ndryshimi i mundshëm rreth të gjithë qarkut duhet të jetë zero (sepse është një cikël) në mënyrë që të mund të shkruaj:
Si Q ashtu edhe unë po ndryshojnë me kalimin e kohës. Ekziston një lidhje midis Q dhe I sepse rryma është shpejtësia kohore e ndryshimit të ngarkesës që largohet nga kondensatori.
Tani unë kam një ekuacion diferencial të rendit të dytë të ndryshores së ngarkesës. Ky nuk është një ekuacion i vështirë për t'u zgjidhur - në fakt, mund të marr me mend një zgjidhje.
Kjo është pothuajse e njëjtë me zgjidhjen për masën në susta (përveç në këtë rast, pozicioni ndryshohet, jo ngarkesa). Por prisni! Nuk duhet ta hamendësojmë zgjidhjen, mund të përdorni edhe llogaritjet numerike për zgjidh këtë problem. Më lejoni të filloj me vlerat e mëposhtme:
Për ta zgjidhur këtë problem numerikisht, unë do ta ndaj problemin në hapa të vegjël kohorë. Në çdo hap kohor, unë do:
Unë mendoj se kjo është shumë e bukur. Edhe më mirë, mund të matni periudhën e lëkundjes së qarkut (përdorni miun për të qëndruar pezull dhe për të gjetur vlerën e kohës), dhe më pas përdorni metodën e mëposhtme për ta krahasuar atë me frekuencën këndore të pritur:
Sigurisht, ju mund të ndryshoni disa nga përmbajtjet në program dhe të shihni se çfarë ndodh - vazhdoni, nuk do të shkatërroni asgjë përgjithmonë.
Modeli i mësipërm është jorealist. Qarqet reale (veçanërisht telat e gjatë në induktorë) kanë rezistencë. Nëse do të doja të përfshija këtë rezistencë në modelin tim, qarku do të dukej kështu:
Kjo do të ndryshojë ekuacionin e qarkut të tensionit. Tani do të ketë gjithashtu një term për rënien e mundshme në të gjithë rezistencën.
Mund të përdor përsëri lidhjen midis ngarkesës dhe rrymës për të marrë ekuacionin diferencial të mëposhtëm:
Pas shtimit të një rezistence, ky do të bëhet një ekuacion më i vështirë, dhe nuk mund të "gjejmë me mend" një zgjidhje. Megjithatë, nuk duhet të jetë shumë e vështirë të modifikohet llogaritja numerike e mësipërme për të zgjidhur këtë problem. Në fakt, ndryshimi i vetëm është linja që llogarit derivatin e dytë të ngarkesës. Unë shtova një term atje për të shpjeguar rezistencën (por jo rendin e parë). Duke përdorur një rezistencë 3 ohm, marr rezultatin e mëposhtëm (shtypni përsëri butonin luaj për ta ekzekutuar).
Po, mund të ndryshoni edhe vlerat e C dhe L, por kini kujdes. Nëse ato janë shumë të ulëta, frekuenca do të jetë shumë e lartë dhe ju duhet të ndryshoni madhësinë e hapit kohor në një vlerë më të vogël.
Kur bëni një model (përmes analizës ose metodave numerike), ndonjëherë nuk e dini nëse është i ligjshëm apo plotësisht i rremë. Një mënyrë për të testuar modelin është ta krahasoni atë me të dhënat reale. Na lejoni ta bëjmë këtë. Kjo është e imja vendosjen.
Kështu funksionon. Së pari, përdora tre bateri të tipit D për të ngarkuar kondensatorët. Mund të dalloj kur kondensatori është pothuajse plotësisht i ngarkuar duke parë tensionin në të gjithë kondensatorin. Më pas, shkëputni baterinë dhe më pas mbyllni çelësin në shkarkimin e kondensatorit përmes induktorit. Rezistenca është vetëm një pjesë e telit-Unë nuk kam një rezistencë të veçantë.
Provova disa kombinime të ndryshme të kondensatorëve dhe induktorëve, dhe më në fund arrita një punë. Në këtë rast, përdora një kondensator 5 μF dhe një transformator të vjetër me pamje të keqe si induktor (nuk tregohet më lart). Nuk jam i sigurt për vlerën e induktancën, kështu që unë thjesht vlerësoj frekuencën e këndit dhe përdor vlerën time të njohur të kapacitetit për të zgjidhur për 13.6 induktancën e Henrit. Për rezistencën, u përpoqa ta mata këtë vlerë me një ommetër, por duke përdorur një vlerë prej 715 ohmë në modelin tim dukej se funksionoi më e mira.
Ky është një grafik i modelit tim numerik dhe tensionit të matur në qarkun aktual (kam përdorur një sondë të tensionit diferencial Vernier për të marrë tensionin në funksion të kohës).
Nuk është një përshtatje e përsosur, por është mjaft afër për mua. Natyrisht, unë mund t'i rregulloj pak parametrat për të pasur një përshtatje më të mirë, por mendoj se kjo tregon se modeli im nuk është i çmendur.
Karakteristika kryesore e këtij qarku LRC është se ai ka disa frekuenca natyrore që varen nga vlerat e L dhe C. Supozoni se kam bërë diçka ndryshe. Po sikur të lidh një burim tensioni oscilues në këtë qark LRC? Në këtë rast, rryma maksimale në qark varet nga frekuenca e burimit të tensionit oscilues.Kur frekuenca e burimit të tensionit dhe qarku LC janë të njëjta, ju do të merrni rrymën maksimale.
Një tub me letër alumini është një kondensator, dhe një tub me një tel është një induktor. Së bashku me (diodën dhe kufjen) këto përbëjnë një radio kristal. Po, e vendosa së bashku me disa furnizime të thjeshta (kam ndjekur udhëzimet në këtë YouTube video). Ideja themelore është të rregulloni vlerat e kondensatorëve dhe induktorëve për t'u "akorduar" në një stacion të caktuar radioje. Nuk mund ta bëj atë të funksionojë siç duhet - nuk mendoj se ka ndonjë stacion të mirë radioje AM përreth. (ose induktori im është i prishur). Megjithatë, zbulova se ky komplet i vjetër radio kristal funksionon më mirë.
Gjeta një stacion që mezi e dëgjoj, kështu që mendoj se radioja ime e bërë vetë mund të mos jetë mjaft e mirë për të marrë një stacion. Por si funksionon saktësisht ky qark rezonant RLC dhe si e merrni sinjalin audio prej tij? Ndoshta Do ta ruaj në një postim të ardhshëm.
© 2021 Condé Nast.Të gjitha të drejtat e rezervuara.Duke përdorur këtë faqe interneti, ju pranoni marrëveshjen tonë të përdoruesit dhe politikën e privatësisë dhe deklaratën e kukive, si dhe të drejtat tuaja të privatësisë në Kaliforni. Si pjesë e partneritetit tonë të filialit me shitësit me pakicë, Wired mund të marrë një pjesë të shitjet nga produktet e blera përmes faqes sonë të internetit. Pa lejen paraprake me shkrim të Condé Nast, materialet në këtë faqe interneti nuk mund të kopjohen, shpërndahen, transmetohen, ruhen në memorie ose përdoren ndryshe. Zgjedhja e reklamave