![]() Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Вынужденные электрические колебания
Для получения в реальном контуре незатухающих колебаний нужно компенсировать потери энергии электромагнитного поля, связанные с ее переходом в теплоту, подключив контур к источнику внешней переменной ЭДС. Считая токи в контуре квазистационарными, будем применять к мгновенным значениям всех электрических величин законы постоянного тока (переменные токи можно считать квазистационарными, если время t, в течение которого электрические величины принимают установившиеся значения, мало по сравнению с периодом колебаний Т, т.е. должно быть t< < Т). Будем предполагать, что колебания в контуре являются установившимися, т.е. с момента начала колебаний прошло достаточно продолжительное время, так что амплитуды заряда, тока и напряжения достигли постоянного значения. В этом случае имеем вынужденные электромагнитные колебания в контуре с частотой внешнего источника. Рассмотрим последовательно процессы, происходящие в цепи, содержащей резистор, катушку индуктивности и конденсатор, если в цепи имеется переменный ток, сила которого изменяется по синусоидальному закону
I(t) = I0sinwt. (47.1)
1. Сопротивление R в цепи переменного тока (рисунок 59). Применяя к рассматриваемому участку цепи закон Ома, имеем:
UR = IR = I0Rsinwt = U0sinwt, (47.2) где U0 = I0R – амплитудное значение напряжения. Для наглядного изображения соотношений между током и напряжением воспользуемся методом векторных диаграмм. Так как разность фаз между током I и напряжением UR на резисторе равна нулю, то вектор 2. Емкость С в цепи переменного тока (рисунок 60). Напряжение UC на конденсаторе равно UC = q /C, где
q =
Следовательно, UC = где
U0 = I0
– амплитудное значение напряжения. Сравнивая выражения (47.1) и (47.3) видим, что колебания напряжения на конденсаторе отстают по фазе от колебаний тока на p/2. Это показано на векторной диаграмме (см. рисунок 60). Забиваем Сайты В ТОП КУВАЛДОЙ - Уникальные возможности от SeoHammer
Каждая ссылка анализируется по трем пакетам оценки: SEO, Трафик и SMM.
SeoHammer делает продвижение сайта прозрачным и простым занятием.
Ссылки, вечные ссылки, статьи, упоминания, пресс-релизы - используйте по максимуму потенциал SeoHammer для продвижения вашего сайта.
Что умеет делать SeoHammer
— Продвижение в один клик, интеллектуальный подбор запросов, покупка самых лучших ссылок с высокой степенью качества у лучших бирж ссылок. — Регулярная проверка качества ссылок по более чем 100 показателям и ежедневный пересчет показателей качества проекта. — Все известные форматы ссылок: арендные ссылки, вечные ссылки, публикации (упоминания, мнения, отзывы, статьи, пресс-релизы). — SeoHammer покажет, где рост или падение, а также запросы, на которые нужно обратить внимание. SeoHammer еще предоставляет технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз, а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней. Зарегистрироваться и Начать продвижение
Сравнивая выражение (47.4) с законом Ома для участка цепи, видим, что величина ХС =
играет роль сопротивления участка цепи, и ее называют (реактивным) емкостным сопротивлением. Как видно из (47.5) емкостное сопротивление ХС зависит от частоты w. В частности, для постоянного тока (w = 0) ХС ® ¥, а для очень больших частот (w ® ¥) ХС ® 0. 3. Индуктивность L в цепи переменного тока (рисунок 61). Если бы сопротивление катушки индуктивности было равно R, то закон Ома для неоднородного участка цепи записывается так:
UL = IR - E.
На схеме R = 0, а ЭДС самоиндукции равна
E = - LI¢.
Тогда UL = LI¢ = L(I0sinwt)¢ = I0wLcoswt = U0
где U0 = I0wL (47.7)
– амплитудное значение напряжения. Сравнивая выражения (47.1) и (47.6) видим, что колебания напряжения на катушке индуктивности опережают по фазе колебаний тока на p/2. Это показано на векторной диаграмме (см. рисунок 59). Сравнивая выражение (47.7) с законом Ома для участка цепи, видим, что величина ХL = wL (47.8)
играет роль сопротивления участка цепи, и ее называют (реактивным) индуктивным сопротивлением. Как видно из (47.8) индуктивное сопротивление ХL прямо пропорционально частоте w. Поэтому для постоянного тока (w = 0) ХL = 0, а для очень больших частот (w ® ¥) ХL ® ¥. 3. Закон Ома для цепи переменного тока. Рассмотрим цепь переменного тока, состоящую из последовательно соединенных сопротивления R, емкости С и катушки индуктивности L (см. рисунок 62). В цепи протекает переменный ток, вызывающий на R, L, C соответствующие падения напряжения UR, UL, UC. Для получения амплитуды результирующего напряжения на входе цепи воспользуемся векторной диаграммой напряжений, используя результаты, изложенные ранее. На векторной диаграмме (см. рисунок 62) отложены амплитуды падений напряжений на резисторе UR, катушке индуктивности UL, емкости UC.
Складывая UL и UC, получим одно гармоническое колебание, изображаемое вектором Up = UL - UC = I0
где Х – называют реактивным сопротивлением цепи. XL и XC - называют реактивными сопротивлениями потому, что в отличие от активного сопротивления R, на XL и XC не выделяется джоулево тепло, которое, как известно, Q = I2Rt. Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
Попробуйте сервис онлайн-записи VisitTime на основе вашего собственного Telegram-бота:— Разгрузит мастера, специалиста или компанию; — Позволит гибко управлять расписанием и загрузкой; — Разошлет оповещения о новых услугах или акциях; — Позволит принять оплату на карту/кошелек/счет; — Позволит записываться на групповые и персональные посещения; — Поможет получить от клиента отзывы о визите к вам; — Включает в себя сервис чаевых. Для новых пользователей первый месяц бесплатно. Зарегистрироваться в сервисе Полное напряжение U0 на входе цепи равно
U0 =
= I0
где Z – называют полным сопротивлением цепи переменного тока или импедансом, Up – называют реактивной составляющей напряжения, UR – активной составляющей напряжения. Складывая Up и UR. получаем гармонические колебания напряжения на входе: U(t) = U0sin(wt + j), (47.11)
где j - сдвиг по фазе между напряжением и током (см. (47.1) и (47.11)). Напряжение U(t) на входе цепи равно ЭДС генератора Е(t). Из векторной диаграммы (рисунок 62) видно, что
tgj = и cosj =
Величину cosj при вычислении мощности в цепи переменного тока называют коэффициентом мощности. Записанные выше уравнения (47.10) и (47.12) выражают закон Ома для цепи переменного тока. Уравнение (47.10), выражающее закон Ома для цепи переменного тока, можно выразить как функциональную зависимость силы тока I от частоты w:
I0(w) =
Функция I0(w) достигает максимального значения, равного
(UL)рез = (UC)рез = I0w0L = I0
где Q = Поскольку добротность обычных колебательных контуров Q > 1, то согласно соотношению (47.15) амплитуды напряжений (UL)рез и (UC)рез больше амплитуды напряжения U0 на входе цепи в Q раз. Таким образом, при резонансной частоте w = w0 амплитуда тока достигает максимального значения, а разность фаз между током и напряжением становится равной нулю Так как при резонансе напряжений в колебательном контуре напряжения (UL)рез на индуктивности и (UC)рез на емкости в Q раз больше, чем входное напряжение, то при большой добротности Q колебательного контура может произойти пробой. Поэтому явление резонанса напряжений необходимо учитывать при расчете изоляции колебательных контуров. Когда говорят, что в цепи отсутствует емкость (индуктивность), это нужно понимать как XC = 0 (XL = 0). Хотя реактивное сопротивление измеряют в тех же единицах, что и активное (т.е. в Омах), между ними существует принципиальное различие. Оно заключается в том, что только активное сопротивление определяет необратимые процессы в цепи, такие, например, как преобразование электромагнитной энергии в джоулеву теплоту.
|