რა არის ალტერნატიული დენის ამპლიტუდა. AC. მისი მახასიათებლები. ერთიანი სახელმწიფო გამოცდის კოდიფიკატორის თემები: თავისუფალი ელექტრომაგნიტური რხევები, რხევითი წრე, იძულებითი ელექტრომაგნიტური რხევები, რეზონანსი, ჰარმონიული ელექტრომაგნიტური რხევები
დენი, რომელიც პერიოდულად იცვლება სიდიდისა და მიმართულების მიხედვით, ეწოდება ცვლადებიელექტრო შოკი ალტერნატიული დენის იდეა შეიძლება მივიღოთ გალვანომეტრთან დაკავშირებული გენერატორის სამუშაო მოდელის ღილაკის ნელა როტაციით. გალვანომეტრის ნემსის გადახრა მარჯვნივ ან მარცხნივ მიუთითებს წრეში დენის სიდიდისა და მიმართულების პერიოდულ ცვლილებაზე, ანუ ალტერნატიულ დენზე.
წარმოებაში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში გამოყენებული ალტერნატიული დენი იცვლება სინუსოიდური კანონის მიხედვით:
i = მე მ sinω t ,
სად მე - ალტერნატიული დენის მნიშვნელობა ნებისმიერ დროს, რომელსაც ეწოდება ალტერნატიული დენის მყისიერი მნიშვნელობა. მაგნიტუდა მე მ, რომელიც დგას სინუსური ნიშნის წინ, ეწოდება ალტერნატიული დენის ამპლიტუდა.
ეფექტური ღირებულებაალტერნატიული დენი არის პირდაპირი დენი, რომელსაც ერთი პერიოდის განმავლობაში აქვს იგივე თერმული (მექანიკური და ა.შ.) ეფექტი, როგორც მოცემული ალტერნატიული დენი. მოცემული ალტერნატიული დენის ეფექტური მნიშვნელობა არის მუდმივი მნიშვნელობა და ტოლია ამპლიტუდის სიდიდეზე გაყოფილი √2 , ე.ი.
| მე D = | მე მ |
| √2 |
ალტერნატიული დენის ეფექტური მნიშვნელობის ყველა განმარტება და მიმართება ასევე მოქმედებს ალტერნატიულ ძაბვაზე.
ამპერმეტრი და ვოლტმეტრი, რომელთა მოქმედება ემყარება თერმულ ან მექანიკურ მოქმედებას, აჩვენებს მათ ეფექტურ მნიშვნელობებს ალტერნატიული დენის და ძაბვის გაზომვისას.
1. მყისიერი ღირებულება- მიმდინარე მნიშვნელობა, რომელიც შეესაბამება დროის მოცემულ მომენტს
2.ამპლიტუდაარის ალტერნატიული დენის უდიდესი დადებითი ან უარყოფითი მნიშვნელობა. მაგნიტუდა ω სინუს ნიშნის ქვეშ მდგომი არის კუთხური სიჩქარე. კუთხური სიჩქარისა და დროის პროდუქტი ( ωt ) არის კუთხე, რომელიც დროთა განმავლობაში იზრდება.
ალტერნატიული დენის გრაფიკი არის სინუსოიდი (იხ. სურათი).
ამპლიტუდა- მაქსიმალური მყისიერი მნიშვნელობა (უმაღლესი მნიშვნელობა, რომელსაც ალტერნატიული დენი აღწევს).
აქ ამპლიტუდა არის 20 mA
3. პერიოდი (თ) არის დრო, რომლის დროსაც ხდება დენის სრული ცვლილება (რხევა) გამტარში.
აღინიშნება ასო T
დააჭირეთ სურათს გასადიდებლად
ერთ პერიოდში ხდება ალტერნატიული დენის ერთი რხევა, ანუ პერიოდი არის ერთი რხევის დრო. ერთი რხევა შედგება ორი მიმდინარე მოძრაობისგან.
სიხშირე (ვ) არის სიდიდე, რომელიც გამოხატულია როგორც დენის სრული რხევების რაოდენობა ერთ წამში. სიხშირე იზომება ჰერცში (Hz). 1 ჰც სიხშირით, ერთი სრული დენის რხევა ხდება ერთ წამში.
ალტერნატიული დენის სტანდარტული სიხშირე სსრკ-ში არის 50 ჰც, რაც შეესაბამება დენის 50 სრულ რხევას ერთ წამში.
სიხშირე არის პერიოდის ორმხრივი. აქედან გამომდინარე,
f = 1/ტ ან T = 1/f
ალტერნატიულ დენს, ისევე როგორც პირდაპირი დენის, აქვს თერმული, მექანიკური, მაგნიტური და ქიმიური ეფექტები. ალტერნატიული დენის ეფექტური მნიშვნელობა ჩანაცვლებულია ალტერნატიული დენის თერმული, მექანიკური, მაგნიტური და ქიმიური ეფექტების გამოსათვლელ ფორმულებში.
5. ფაზა -ეს არის ალტერნატიული დენის მდგომარეობა გარკვეული პერიოდის განმავლობაში
დააჭირეთ სურათს გასადიდებლად
ცვლადი რაოდენობა შეიძლება იყოს ფაზაში. ეს ნიშნავს, რომ ისინი ერთდროულად აღწევენ ნულოვან მნიშვნელობებს და ერთდროულად აღწევენ იმავე მიმართულებების მაქსიმალურ მნიშვნელობებს.
აქ I1 და I2 დენები ფაზაშია
დააჭირეთ სურათს გასადიდებლად
აქ ძაბვები U1 და U2 ფაზურია.
ეს ნიშნავს, რომ ისინი ერთდროულად აღწევენ ნულოვანი და საპირისპირო მიმართულებების მაქსიმალურ მნიშვნელობებს.
თუ ცვლადები არ არის ფაზაში, მაშინ ამბობენ, რომ ისინი ფაზაში არ არიან. ფაზის ცვლა გამოიხატება პერიოდის გრადუსებში ან წილადებში. მთელი პერიოდი 360 0 , ვინაიდან პერიოდი მიღებულია დირიჟორის ერთი სრული ბრუნვისთვის მაგნიტურ ველში წრის გარშემო.
დააჭირეთ სურათს გასადიდებლად
აქ ძაბვა ჩამორჩება დენს 90 0-ით, ანუ დენი და ძაბვა ფაზას არ ექვემდებარება 90 0-ით.
მართლაც, დასაწყისში დენმა უკვე მიაღწია მაქსიმუმს და ძაბვა ნულზეა. ძაბვა მაქსიმუმს მიაღწევს 90 0-ის შემდეგ.
ფაზური ცვლა აღინიშნება ბერძნული ასო φ, მაგალითად φ=90 0.
დავუშვათ, რომ წრედში გათიშვამდე ნახ. 4.5, აიყო მუდმივი დენი მე = უ/რდა კოჭის მაგნიტური ველის ენერგია იყო
WL = I 2 ლ/2.
როგორც ჩანს, გადამრთველის გახსნის შემდეგ, დენი მყისიერად უნდა შეჩერდეს. თუმცა კომუტაციის პირველ კანონზე დაყრდნობით როცა ტ= 0+ დენი ინარჩუნებს თავის წინა მნიშვნელობას.
როგორც ჩანს, არის შეუსაბამობა: წრე ღიაა, მაგრამ არის დენი. სინამდვილეში, როდესაც კონცენტრატორები იხსნება, ხდება შემდეგი. დენი მცირდება და ხვეულში წარმოიქმნება მნიშვნელოვანი ემფ. ამ შემთხვევაში, გადამრთველის კონტაქტებს შორის ძაბვა, რომელიც უდრის ქსელის ძაბვისა და თვითინდუქციური ემფ-ის ჯამს, არღვევს კონტაქტებს შორის ჰაერის უფსკრული - წარმოიქმნება ელექტრული რკალი და ელექტრული წრე იხურება. კონტაქტებს შორის მანძილის გაზრდით, რკალის წინააღმდეგობა იზრდება, დენი და ემფ მცირდება და წრე ღია ხდება. გარდამავალი პროცესის დროს ხვეულის მაგნიტური ველის ენერგია გამოიყოფა სითბოს სახით ელექტრო რკალში და კოჭის წინააღმდეგობის სახით.
გარდამავალი პროცესი ამ შემთხვევაში საკმაოდ რთული გამოდის იმის გამო, რომ რკალის წინააღმდეგობა არაწრფივია და დროთა განმავლობაში იცვლება.
ინდუქციით მიკროსქემის გამორთვა იწვევს გათიშვის მოწყობილობის კონტაქტების წვას და მნიშვნელოვანი EMF და ძაბვის გამოჩენას კოჭის ტერმინალებზე, რამდენჯერმე აღემატება ქსელის ძაბვას (ამამ შეიძლება გამოიწვიოს კოჭის იზოლაციის რღვევა).
ამის თავიდან ასაცილებლად, მნიშვნელოვანი ინდუქციურობის მქონე დენის სქემებში (გენერატორებისა და DC ძრავების აგზნების გრაგნილები, სინქრონული ძრავები, მაგნიტური ფირფიტები და ა.შ.), გამონადენის რეზისტორები დაკავშირებულია გრაგნილების პარალელურად (ნახ. 4.5, ბ).
ამ შემთხვევაში, გადამრთველის გამორთვის შემდეგ, ინდუქტორის კოჭა ( რ, ლ) გამოდის დამოკლებული გამონადენის წინააღმდეგობაზე რრ. წრეში დენი გაცილებით ნელა შემცირდება. ამ მიზეზით, მიღებული EMF-ის მნიშვნელობა მნიშვნელოვნად ნაკლები იქნება, ვიდრე გამონადენი რეზისტორების გარეშე, და შედეგად სუსტი რკალი თითქმის მყისიერად გაქრება. შემდეგ მსჯელობაში და დასკვნებში, ვარაუდობენ, რომ რკალი არ წარმოიქმნება კონტაქტებს შორის და წრე მყისიერად იხსნება.
ჯაჭვის განტოლებას, რომელიც შედგენილია კირჩჰოფის მეორე კანონის მიხედვით, აქვს ფორმა
ე = მე(რ + რგვ).
e-ში (4.29) ჩანაცვლებით მივიღებთ
Ldi/dt + i(r + r p ) = 0.
დიფერენციალური განტოლების გამოსავალი არის გამოხატულება
ი = აეპტ.
დამახასიათებელი განტოლებიდან pL+(r + r p )= 0 განსაზღვრავს მაჩვენებელს r:
| p = - | r + rგვ | = - | 1 | . |
| ლ | თ |
ამ გამოთქმის ჩანაცვლებით (4.31), მივიღებთ
i = Ae - t/T,
სად T =ლ/ (r + rგვ ) არის წრედის დროის მუდმივი.
მნიშვნელობა აგანისაზღვრება პირველი შემცვლელი კანონის საფუძველზე საწყისი პირობებიდან: როდის ტ = 0+
მე = მედასაწყისი =U/rდა A = U/r.
წრეში დენის გამოხატვას აქვს ფორმა
| მე = | უ | e - t/T = Iდასაწყისი e-t/T . |
| რ |
ჩანაცვლება (4.29) მნიშვნელობით მე(4.32)-დან ვიღებთ EMF-ს
| e = | უ | (r + rპ) e-t/T= მედასაწყისი ( r + rპ) e-t/T. |
| რ |
ძაბვა კოჭის ტერმინალებზე უდრის ძაბვას გამონადენის რეზისტორზე:
| u k = ირ p = | უ | რგვ e-t/T - მედასაწყისი რგვ e-t/T . |
| რ |
საწყის მომენტში t = 0+
ედაწყება = მედასაწყისი ( r + rპ)
uდაწყება = მედასაწყისი რგვ.
გამონათქვამებიდან (4.33) და (4.34) გამომდინარეობს, რომ საწყისი მნიშვნელობები ედასაწყისი და uმდე.დასაწყისი დამოკიდებულია გამონადენის რეზისტორის წინააღმდეგობაზე. დიდი ღირებულებებისთვის რ r ისინი შეიძლება იყოს ზედმეტად დიდი და საშიში ინსტალაციის იზოლაციისთვის.
ნახ. 4.5, ვნაჩვენებია გრაფიკები მე(ტ) და uმდე ( ტ) ხვეულები წრედის გათიშვის შემდეგ ორი მნიშვნელობისთვის რ r, რ p> r"რ.
პრაქტიკაში ჩვეულებრივ ირჩევენ რ p 4-8-ჯერ აღემატება ინდუქციური ხვეულის გრაგნილის თვითწინააღმდეგობას:
რ p = (4÷8) რ.
ელექტრული დენი არის დამუხტული ნაწილაკების მიმართული მოძრაობა. დენის რაოდენობრივი მახასიათებლებია მისი დენის სიძლიერე (გამტარის განივი კვეთით გადატანილი მუხტის თანაფარდობა ერთეულ დროში) და მისი სიმკვრივე, რომელიც განისაზღვრება თანაფარდობით. დენის გაზომვის ერთეული არის ამპერი (1A არის საყოფაცხოვრებო ელექტრო გათბობის მოწყობილობების მიერ მოხმარებული დენის დამახასიათებელი მნიშვნელობა). დენის არსებობისთვის აუცილებელი პირობებია თავისუფალი დამუხტვის მატარებლების არსებობა, დახურული წრე და EMF წყარო (ბატარეა), რომელიც მხარს უჭერს მიმართულ მოძრაობას.
ელექტრული დენი შეიძლება არსებობდეს სხვადასხვა გარემოში: ლითონებში, ვაკუუმში, გაზებში, ელექტროლიტების ხსნარებში და დნობაში, პლაზმაში, ნახევარგამტარებში, ცოცხალი ორგანიზმების ქსოვილებში. როდესაც დენი მიედინება, მუხტის მატარებლები თითქმის ყოველთვის ურთიერთობენ გარემოსთან, რასაც თან ახლავს ენერგიის გადაცემა ამ უკანასკნელზე სითბოს სახით. EMF წყაროს როლი სწორედ სქემებში სითბოს დანაკარგების კომპენსირებაა. ლითონებში ელექტრული დენი გამოწვეულია შედარებით თავისუფალი ელექტრონების მოძრაობით კრისტალური გისოსებით. გამტარ კრისტალებში თავისუფალი ელექტრონების არსებობის მიზეზები მხოლოდ კვანტური მექანიკის ენით შეიძლება აიხსნას.
გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ გამტარში გამავალი ელექტრული დენის სიძლიერე პროპორციულია მის ბოლოებზე გამოყენებული პოტენციალის სხვაობის (ომის კანონი). მუდმივი პროპორციულობის კოეფიციენტს დენსა და ძაბვას შორის შერჩეული დირიჟორისთვის ეწოდება ელექტრული წინააღმდეგობა. წინააღმდეგობა იზომება ომებში (ადამიანის სხეულის წინააღმდეგობა არის დაახლოებით 1000 ohms). გამტარების ელექტრული წინააღმდეგობა ოდნავ იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. ეს გამოწვეულია იმით, რომ გაცხელებისას ბროლის მედის კვანძები აძლიერებენ ქაოტურ თერმულ ვიბრაციას, რაც ხელს უშლის ელექტრონების მიმართულ მოძრაობას.
ბევრ პრობლემაში, გისოსის ვიბრაციების პირდაპირი განხილვა ძალზე შრომატევადი აღმოჩნდება. ელექტრონების რხევად ერთეულებთან ურთიერთქმედების გასამარტივებლად, მოსახერხებელია მათი ჩანაცვლება ჰიპოთეტური ნაწილაკების გაზის ნაწილაკებით - ფონონებით, რომელთა თვისებები შერჩეულია ისე, რომ აღწერილობა მივიღოთ რაც შეიძლება ახლოს რეალობასთან და შესაძლებელია. აღმოჩნდება ძალიან ეგზოტიკური. ამ ტიპის ობიექტები ძალიან პოპულარულია ფიზიკაში და კვაზინაწილაკებს უწოდებენ. კრისტალური მედის ვიბრაციებთან ურთიერთქმედების გარდა, კრისტალში ელექტრონების მოძრაობა შეიძლება შეფერხდეს დისლოკაციებით - გისოსის კანონზომიერების დარღვევამ. დისლოკაციებთან ურთიერთქმედება გადამწყვეტ როლს თამაშობს დაბალ ტემპერატურაზე, როდესაც თერმული ვიბრაცია პრაქტიკულად არ არსებობს.
ზოგიერთი მასალა დაბალ ტემპერატურაზე მთლიანად კარგავს ელექტრულ წინააღმდეგობას, გადაიქცევა ზეგამტარ მდგომარეობაში. ასეთ მედიაში დენი შეიძლება არსებობდეს ყოველგვარი ემფ-ის გარეშე, რადგან ელექტრონების ფონონებთან შეჯახებისა და დისლოკაციების დროს არ არის ენერგიის დანაკარგები. მასალების შექმნა, რომლებიც ინარჩუნებენ ზეგამტარ მდგომარეობას შედარებით მაღალ (ოთახის) ტემპერატურაზე და დაბალ დენებზე, ძალიან მნიშვნელოვანი ამოცანაა, რომლის გადაწყვეტა ნამდვილ რევოლუციას მოახდენს თანამედროვე ენერგიაში, რადგან შესაძლებელს გახდის ელექტროენერგიის დიდ მანძილზე გადაცემას თერმული დანაკარგების გარეშე.
ამჟამად, ლითონებში ელექტრული დენი ძირითადად გამოიყენება ელექტრო ენერგიის თერმულ ენერგიად (გამათბობლები, სინათლის წყაროები) ან მექანიკურ ენერგიად (ელექტროძრავები) გადაქცევისთვის. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში ელექტრული დენი გამოიყენება როგორც მაგნიტური ველების წყარო, რომელ სხვა დენებთან ურთიერთქმედება იწვევს ძალების გაჩენას.
1. ალტერნატიული დენი
როგორც ცნობილია, დენის სიძლიერე ნებისმიერ დროს პროპორციულია დენის წყაროს ემფ-ის (ომის კანონი სრული წრედისთვის). თუ წყაროს ემფ არ იცვლება დროთა განმავლობაში და მიკროსქემის პარამეტრები უცვლელი რჩება, წრედის დახურვის შემდეგ გარკვეული პერიოდის შემდეგ, დენის სიძლიერის ცვლილებები ჩერდება და პირდაპირი დენი მიედინება წრეში.
ამასთან, თანამედროვე ტექნოლოგიაში ფართოდ გამოიყენება არა მხოლოდ პირდაპირი დენის წყაროები, არამედ სხვადასხვა ელექტრული დენის გენერატორები, რომლებშიც EMF პერიოდულად იცვლება. როდესაც ალტერნატიული EMF გენერატორი უკავშირდება ელექტრულ წრეს, წრეში ხდება იძულებითი ელექტრომაგნიტური რხევები ან ალტერნატიული დენი.
ალტერნატიული დენი არის პერიოდული ცვლილებები დენისა და ძაბვის ელექტრულ წრეში, რომელიც ხდება გარე წყაროდან ალტერნატიული ემფ-ის გავლენის ქვეშ.
ალტერნატიული დენი არის ელექტრული დენი, რომელიც დროთა განმავლობაში იცვლება ჰარმონიული კანონის მიხედვით.
მომავალში ჩვენ შევისწავლით იძულებით ელექტრულ რხევებს, რომლებიც წარმოიქმნება სქემებში ძაბვის გავლენის ქვეშ, რომელიც ჰარმონიულად იცვლება u სიხშირით სინუსოიდური ან კოსინუსური კანონის მიხედვით:
სადაც u არის მყისიერი ძაბვის მნიშვნელობა, Um არის ძაბვის ამპლიტუდა, u არის ციკლური რხევის სიხშირე. თუ ძაბვა იცვლება u სიხშირით, მაშინ წრეში დენი შეიცვლება იგივე სიხშირით, მაგრამ დენის რყევები სულაც არ უნდა იყოს ძაბვის რყევების ფაზაში.
ამიტომ, ზოგად შემთხვევაში:
სად არის ფაზის სხვაობა (ცვლა) დენის და ძაბვის რყევებს შორის.
ალტერნატიული დენი უზრუნველყოფს ელექტროძრავების მუშაობას ქარხნებში და ქარხნებში მანქანებში, აძლიერებს განათების მოწყობილობებს ჩვენს ბინებში და გარეთ, მაცივრებს და მტვერსასრუტებს, გათბობის მოწყობილობებს და ა.შ. ქსელში ძაბვის რყევების სიხშირეა 50 ჰც. ალტერნატიულ დენს აქვს იგივე რხევის სიხშირე. ეს ნიშნავს, რომ 1 წამში დენი შეიცვლება მიმართულებას 50-ჯერ. 50 ჰც სიხშირე მიღებულია სამრეწველო დენისთვის მსოფლიოს მრავალ ქვეყანაში. აშშ-ში სამრეწველო დენის სიხშირეა 60 ჰც.
2. რეზისტორი AC წრეში
მოდით, წრე შედგებოდეს დირიჟორებისგან დაბალი ინდუქციით და მაღალი წინააღმდეგობის R (რეზისტორები). მაგალითად, ასეთი წრე შეიძლება იყოს ელექტრო ნათურის ძაფი და მიწოდების მავთული. მნიშვნელობა R, რომელსაც აქამდე ვუწოდებდით ელექტრულ წინააღმდეგობას ან უბრალოდ წინააღმდეგობას, ახლა ეწოდება აქტიური წინააღმდეგობა. AC წრეში შეიძლება იყოს სხვა წინააღმდეგობები, რაც დამოკიდებულია მიკროსქემის ინდუქციურობაზე და მის ტევადობაზე. წინააღმდეგობას R ეწოდება აქტიური, რადგან მხოლოდ ის გამოყოფს ენერგიას, ე.ი.
ელექტრული წრის ელემენტის (რეზისტორის) წინააღმდეგობას, რომელშიც ელექტრული ენერგია გარდაიქმნება შიდა ენერგიად, ეწოდება აქტიური წინააღმდეგობა.
ასე რომ, წრეში არის რეზისტორი, რომლის აქტიური წინააღმდეგობა არის R და არ არის ინდუქტორი და კონდენსატორი (ნახ. 1).
მოდით, წრედის ბოლოებზე ძაბვა შეიცვალოს ჰარმონიული კანონის მიხედვით:
როგორც პირდაპირი დენის შემთხვევაში, დენის მყისიერი მნიშვნელობა პირდაპირპროპორციულია ძაბვის მყისიერი მნიშვნელობისა. აქედან გამომდინარე, შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ დენის მყისიერი მნიშვნელობა განისაზღვრება ოჰმის კანონით:
შესაბამისად, აქტიური წინააღმდეგობის მქონე გამტარში, დენის რყევები ფაზაში ემთხვევა ძაბვის რყევებს (ნახ. 2), ხოლო დენის ამპლიტუდა უდრის ძაბვის ამპლიტუდას გაყოფილი წინააღმდეგობაზე:
ალტერნატიული დენის დაბალ სიხშირეზე, გამტარის აქტიური წინააღმდეგობა არ არის დამოკიდებული სიხშირეზე და პრაქტიკულად ემთხვევა მის ელექტრულ წინააღმდეგობას პირდაპირი დენის წრეში.
1.1 კოჭა ალტერნატიული დენის წრეში
ინდუქციურობა გავლენას ახდენს წრედში ალტერნატიული დენის სიძლიერეზე. ამის აღმოჩენა მარტივი ექსპერიმენტით შეიძლება. შევქმნათ მაღალი ინდუქციური კოჭისა და ინკანდესენტური ნათურის წრე (ნახ. 3). გადამრთველის გამოყენებით, თქვენ შეგიძლიათ დააკავშიროთ ეს წრე მუდმივი ძაბვის წყაროს ან ცვლადი ძაბვის წყაროს. ამ შემთხვევაში, პირდაპირი ძაბვა და ალტერნატიული ძაბვის ეფექტური მნიშვნელობა უნდა იყოს იგივე. გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ ნათურა ანათებს მუდმივი ძაბვის დროს. შესაბამისად, განსახილველ წრეში დენის ეფექტური მნიშვნელობა პირდაპირ დენზე ნაკლებია.
ეს აიხსნება თვითინდუქციით. როდესაც კოჭა დაკავშირებულია მუდმივი ძაბვის წყაროსთან, წრეში დენი თანდათან იზრდება. მორევის ელექტრული ველი, რომელიც ჩნდება დენის მატებასთან ერთად, ანელებს ელექტრონების მოძრაობას. მხოლოდ გარკვეული დროის შემდეგ აღწევს დენი თავის უმაღლეს (სტაბილურ) მნიშვნელობას, რომელიც შეესაბამება მოცემულ მუდმივ ძაბვას. თუ ძაბვა სწრაფად შეიცვლება, მაშინ დენის სიძლიერეს არ ექნება დრო, რომ მიაღწიოს იმ სტაბილურ მნიშვნელობებს, რომლებსაც იგი დროთა განმავლობაში შეიძენს მუდმივ ძაბვაზე, რომელიც ტოლია ალტერნატიული ძაბვის მაქსიმალური მნიშვნელობის ტოლფასი. შესაბამისად, ალტერნატიული დენის მაქსიმალური მნიშვნელობა (მისი ამპლიტუდა) შემოიფარგლება მიკროსქემის L ინდუქციით და იქნება უფრო მცირე, რაც მეტი იქნება ინდუქციურობა და მით მეტია გამოყენებული ძაბვის სიხშირე.
მოდით დავამტკიცოთ ეს მათემატიკურად. ცვლადი დენის წრეში ჩაერთოს იდეალური ხვეული, რომლის მავთულის ელექტრული წინააღმდეგობა ნულის ტოლია (ნახ. 4).
როდესაც დენი იცვლება ჰარმონიული კანონის მიხედვით:
თვითინდუცირებული ემფ ჩნდება ხვეულში:
სადაც L არის კოჭის ინდუქცია, u არის ალტერნატიული დენის ციკლური სიხშირე.
ვინაიდან კოჭის ელექტრული წინააღმდეგობა ნულის ტოლია, მასში თვითინდუქციური ემფ დროის ნებისმიერ მომენტში სიდიდით ტოლია და ნიშნით საპირისპიროა ძაბვის მიმართ გარე გენერატორის მიერ შექმნილი კოჭის ბოლოებზე:
შესაბამისად, ინდუქტორზე ძაბვის რყევები იწვევს დენის რყევებს p/2-ზე, ან, რაც იგივეა, დენის რყევები ფაზაში ჩამორჩება ძაბვის რყევებს p/2-ზე.
იმ მომენტში, როდესაც კოჭზე ძაბვა აღწევს მაქსიმუმს, დენის სიძლიერე ნულის ტოლია (ნახ. 5). იმ მომენტში, როდესაც ძაბვა ხდება ნულოვანი, დენის სიძლიერე მაქსიმალურია.
პროდუქტი I m ⋅ L ⋅ u არის ძაბვის რხევების ამპლიტუდა კოჭზე:
კოჭზე ძაბვის რყევების ამპლიტუდის თანაფარდობა მასში მიმდინარე რყევების ამპლიტუდასთან ეწოდება ინდუქციური რეაქტიულობა (აღნიშნულია X L-ით):
კავშირი კოჭის ბოლოებზე ძაბვის რყევების ამპლიტუდასა და მასში დენის რყევების ამპლიტუდას შორის ემთხვევა ოჰმის კანონის გამოხატვას პირდაპირი დენის წრედის მონაკვეთისთვის:
DC წრეში გამტარის ელექტრული წინააღმდეგობისგან განსხვავებით, ინდუქციური რეაქტიულობა არ არის მუდმივი მნიშვნელობა, რომელიც ახასიათებს მოცემულ კოჭას. ის პირდაპირპროპორციულია ალტერნატიული დენის სიხშირისა. მაშასადამე, ძაბვის რხევების ამპლიტუდის მუდმივ მნიშვნელობაზე კოჭში მიმდინარე რხევების ამპლიტუდა უნდა შემცირდეს სიხშირის უკუპროპორციით. პირდაპირი დენი საერთოდ არ "შენიშნავს" კოჭის ინდუქციურობას. u = 0-ზე, ინდუქციური რეაქტიულობა არის ნული (XL = 0).
კოჭში დენის რყევების ამპლიტუდის დამოკიდებულება გამოყენებული ძაბვის სიხშირეზე შეიძლება დაფიქსირდეს ალტერნატიული ძაბვის გენერატორის ექსპერიმენტში, რომლის სიხშირე შეიძლება შეიცვალოს. გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ ალტერნატიული ძაბვის სიხშირის გაორმაგება იწვევს კოჭის მეშვეობით დენის რყევების ამპლიტუდის განახევრებას.
1.2 კონდენსატორი AC წრეში
განვიხილოთ პროცესები, რომლებიც ხდება ალტერნატიული დენის ელექტრულ წრეში კონდენსატორით. თუ კონდენსატორს პირდაპირ დენის წყაროს აკავშირებთ, წრეში გამოჩნდება მოკლევადიანი დენის პულსი, რომელიც დატენავს კონდენსატორს წყაროს ძაბვამდე და შემდეგ დენი ჩერდება. თუ დამუხტული კონდენსატორი გათიშულია პირდაპირი დენის წყაროდან და მისი ფირფიტები დაკავშირებულია ინკანდესენტური ნათურის ტერმინალებთან, კონდენსატორი განიტვირთება და შეინიშნება ნათურის ხანმოკლე ციმციმი.
როდესაც კონდენსატორი უკავშირდება ალტერნატიული დენის წრედს, მისი დატენვის პროცესი პერიოდის მეოთხედს გრძელდება. ამპლიტუდის მნიშვნელობის მიღწევის შემდეგ, კონდენსატორის ფირფიტებს შორის ძაბვა მცირდება და კონდენსატორი იხსნება პერიოდის მეოთხედში. პერიოდის მომდევნო მეოთხედში, კონდენსატორი კვლავ დამუხტულია, მაგრამ მის ფირფიტებზე ძაბვის პოლარობა შებრუნებულია და ა.შ. კონდენსატორის დამუხტვისა და განმუხტვის პროცესები მონაცვლეობით ხდება გამოყენებული ალტერნატიული ძაბვის რხევის პერიოდის ტოლი პერიოდით.
როგორც DC წრეში, ელექტრული მუხტები არ გადის დიელექტრიკულში, რომელიც ყოფს კონდენსატორის ფირფიტებს. მაგრამ კონდენსატორის დატენვისა და განმუხტვის პერიოდულად განმეორებითი პროცესების შედეგად, ალტერნატიული დენი მიედინება მის ტერმინალებთან დაკავშირებულ სადენებში. ინკანდესენტური ნათურა, რომელიც რიგად დაკავშირებულია კონდენსატორთან ალტერნატიული დენის წრეში (ნახ. 6), როგორც ჩანს, განუწყვეტლივ იწვის, ვინაიდან ადამიანის თვალი, დენის რყევების მაღალი სიხშირით, ვერ ამჩნევს ნათურის სიკაშკაშის პერიოდულ შესუსტებას. ძაფი.
დავამყაროთ კავშირი კონდენსატორის ფირფიტებზე ძაბვის რყევების ამპლიტუდასა და დენის რყევების ამპლიტუდას შორის.
როდესაც ძაბვა იცვლება კონდენსატორის ფირფიტებზე ჰარმონიული კანონის მიხედვით:
მის ფირფიტებზე მუხტი იცვლება კანონის მიხედვით:
ელექტრული დენი წრეში წარმოიქმნება კონდენსატორის მუხტის ცვლილების შედეგად: i = q’. ამრიგად, წრეში მიმდინარე რყევები ხდება კანონის მიხედვით:
შესაბამისად, ცვლადი დენის წრეში კონდენსატორის ფირფიტებზე ძაბვის რყევები ფაზაში ჩამორჩება დენის რყევებს p/2-ზე, ან დენის რყევები წინ არის ძაბვის რყევების ფაზაში p/2 (ნახ. 7). ეს ნიშნავს, რომ იმ მომენტში, როდესაც კონდენსატორი იწყებს დატენვას, დენი არის მაქსიმალური და ძაბვა ნულოვანი. მას შემდეგ, რაც ძაბვა მიაღწევს მაქსიმუმს, დენი ხდება ნულოვანი და ა.შ.
ნამრავლი U m ⋅ u ⋅ C არის დენის რყევების ამპლიტუდა:
კონდენსატორზე ძაბვის რყევების ამპლიტუდის თანაფარდობას დენის რყევების ამპლიტუდასთან ეწოდება კონდენსატორის ტევადობა (აღნიშნულია X C-ით):
დენის ამპლიტუდის მნიშვნელობასა და ძაბვის ამპლიტუდის მნიშვნელობას შორის ურთიერთობა ემთხვევა ოჰმის კანონის გამოხატვას პირდაპირი დენის წრედის მონაკვეთისთვის, რომელშიც ელექტრული წინააღმდეგობის ნაცვლად ჩნდება კონდენსატორის ტევადობა:
კონდენსატორის ტევადი რეაქტიულობა, ისევე როგორც კოჭის ინდუქციური რეაქტიულობა, არ არის მუდმივი მნიშვნელობა. იგი უკუპროპორციულია ალტერნატიული დენის სიხშირისა. ამრიგად, კონდენსატორის წრეში დენის რყევების ამპლიტუდა კონდენსატორზე ძაბვის რყევების მუდმივ ამპლიტუდაზე იზრდება სიხშირის პირდაპირპროპორციულად.
1.3 Ohm-ის კანონი ალტერნატიული დენის ელექტრული წრედისთვის
განვიხილოთ ელექტრული წრე, რომელიც შედგება სერიით დაკავშირებული რეზისტორის, კონდენსატორისა და კოჭისგან (ნახ. 8). თუ ელექტრული ძაბვა გამოიყენება ამ ელექტრული წრედის ტერმინალებზე, რომელიც იცვლება ჰარმონიული კანონის მიხედვით u სიხშირით და Um ამპლიტუდით, მაშინ დენის იძულებითი რხევები გამოჩნდება წრეში იგივე სიხშირით და გარკვეული ამპლიტუდის Im. დავამყაროთ კავშირი დენის და ძაბვის რყევების ამპლიტუდებს შორის
დროის ნებისმიერ მომენტში, მყისიერი ძაბვის მნიშვნელობების ჯამი სერიასთან დაკავშირებულ მიკროსქემის ელემენტებზე უდრის გამოყენებული ძაბვის მყისიერ მნიშვნელობას:
სერიით დაკავშირებულ მიკროსქემის ყველა ელემენტში დენის სიძლიერის ცვლილებები თითქმის ერთდროულად ხდება, ვინაიდან ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებები ვრცელდება სინათლის სიჩქარით. მაშასადამე, შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ დენის რყევები რიგის მიკროსქემის ყველა ელემენტში ხდება კანონის მიხედვით:
რეზისტორზე ძაბვის რყევები ფაზაშია დენის რყევებთან, ძაბვის რყევები კონდენსატორზე არის p/2 ფაზაში მიმდინარე რყევების უკან, ხოლო ძაბვის რყევები კოჭზე წინ უსწრებს ფაზაში მიმდინარე რყევებს p/2-ით. .
ამრიგად, განტოლება (1) შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად:
სადაც U Rm, U Cm და U Lm არის ძაბვის რყევების ამპლიტუდები რეზისტორზე, კონდენსატორსა და კოჭზე.
ალტერნატიული დენის წრეში ძაბვის რყევების ამპლიტუდა შეიძლება გამოიხატოს მის ცალკეულ ელემენტებზე ძაბვის ამპლიტუდის მნიშვნელობებით, ვექტორული დიაგრამის მეთოდის გამოყენებით.
ვექტორული დიაგრამის აგებისას აუცილებელია გავითვალისწინოთ, რომ რეზისტორზე ძაბვის რყევები ფაზაში ემთხვევა დენის რყევებს, ამიტომ ვექტორი, რომელიც ასახავს ძაბვის ამპლიტუდას U Rm, ემთხვევა ვექტორს, რომელიც ასახავს დენის ამპლიტუდას I m ძაბვა. კონდენსატორის რყევები ფაზაში ჩამორჩება p /2 დენის რყევებს, ამიტომ ვექტორი
U Cm ჩამორჩება ვექტორს I m 90° კუთხით. ძაბვის რყევები კოჭის მიმავალი დენის ფაზაში იცვლება p/2-ით, ამიტომ ვექტორი U Lm მივყავართ ვექტორს I m 90° კუთხით (ნახ. 9).
ვექტორულ დიაგრამაში მყისიერი ძაბვის მნიშვნელობები რეზისტორზე, კონდენსატორზე და კოჭზე განისაზღვრება პროგნოზებით Rm, Cm, Lm ვექტორების ჰორიზონტალურ ღერძზე, რომლებიც ბრუნავს იმავე კუთხური სიჩქარით u საათის ისრის საწინააღმდეგოდ. მყისიერი ძაბვის მნიშვნელობა მთელ წრეში უდრის მიკროსქემის ცალკეულ ელემენტებზე u R, u C და u L მყისიერი ძაბვების ჯამს, ე.ი. ჰორიზონტალურ ღერძზე U Rm, U Cm და U Lm ვექტორების პროგნოზების ჯამი. ვინაიდან ვექტორების პროგნოზების ჯამი თვითნებურ ღერძზე უდრის ამ ვექტორების ჯამის პროექციას იმავე ღერძზე, მთლიანი ძაბვის ამპლიტუდა შეიძლება მოიძებნოს ვექტორების ჯამის მოდულში:
სურათი 9-დან ჩანს, რომ ძაბვის ამპლიტუდა მთელ წრეში უდრის:
AC წრედის წინაღობის სიმბოლოს შემოღებით:
მოდით გამოვხატოთ კავშირი დენის და ძაბვის ამპლიტუდის მნიშვნელობებს შორის ალტერნატიული დენის წრეში შემდეგნაირად:
ამ გამოთქმას ეწოდება ოჰმის კანონი ალტერნატიული დენის წრედისთვის.
მე-9 სურათზე ნაჩვენები ვექტორული დიაგრამიდან ირკვევა, რომ ჯამური ძაბვის რხევების ფაზა უდრის мt + ц. ამრიგად, მთლიანი ძაბვის მყისიერი მნიშვნელობა განისაზღვრება ფორმულით:
საწყისი ფაზა q შეგიძლიათ იხილოთ ვექტორული დიაგრამიდან:
cos c-ის მნიშვნელობა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ალტერნატიული დენის ელექტრულ წრეში სიმძლავრის გამოთვლაში.
1.4 AC სიმძლავრე
სიმძლავრე DC წრეში განისაზღვრება ძაბვისა და დენის პროდუქტით:
ამ ფორმულის ფიზიკური მნიშვნელობა მარტივია: ვინაიდან ძაბვა U რიცხობრივად უდრის ელექტრული ველის მუშაობას ერთეული მუხტის გადასაადგილებლად, პროდუქტი U?I ახასიათებს მუხტის გადაადგილების სამუშაოს დროის ერთეულზე, რომელიც მიედინება ჯვარედინი მონაკვეთზე. დირიჟორი, ე.ი. არის ძალა. ელექტრული დენის სიმძლავრე მიკროსქემის მოცემულ მონაკვეთში დადებითია, თუ ენერგია ამ მონაკვეთზე მოდის ქსელის დანარჩენი ნაწილიდან და უარყოფითია, თუ ამ მონაკვეთიდან ენერგია ბრუნდება ქსელში. ძალიან მოკლე დროში ალტერნატიული დენი შეიძლება ჩაითვალოს მუდმივი.
ამრიგად, ალტერნატიული დენის წრეში მყისიერი სიმძლავრე განისაზღვრება იგივე ფორმულით:
მოდით, წრედის ბოლოებზე ძაბვა შეიცვალოს ჰარმონიული კანონის მიხედვით:
ამ შემთხვევაში სიმძლავრე იცვლება დროთა განმავლობაში როგორც სიდიდით, ასევე ნიშნით. პერიოდის ერთი ნაწილის განმავლობაში ენერგია მიედინება წრედის მოცემულ მონაკვეთზე (p > 0), მაგრამ პერიოდის მეორე ნაწილის განმავლობაში ენერგიის გარკვეული ნაწილი ისევ უბრუნდება ქსელს (p< 0). Как правило, во всех случаях нам надо знать среднюю мощность на участке цепи за достаточно большой промежуток времени, включающий много периодов. Для этого достаточно определить среднюю мощность за один период.
იმისათვის, რომ ვიპოვოთ საშუალო სიმძლავრე გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, ჩვენ ვცვლით მიღებულ ფორმულას ისე, რომ გამოვყოთ მასში ტერმინი, რომელიც არ არის დამოკიდებული დროზე. ამ მიზნით გამოვიყენებთ ცნობილ ფორმულას ორი კოსინუსის ნამრავლისთვის:
მყისიერი სიმძლავრის გამოთქმა შედგება ორი ტერმინისგან. პირველი არ არის დამოკიდებული დროზე, ხოლო მეორე ცვლის ნიშანი ორჯერ ძაბვის ცვლილების ყოველი პერიოდისთვის: პერიოდის გარკვეულ მონაკვეთში ენერგია შედის წრედში ალტერნატიული ძაბვის წყაროდან, ხოლო მეორე ნაწილის დროს ის ბრუნდება უკან. მაშასადამე, მეორე წევრის საშუალო მნიშვნელობა ამ პერიოდის განმავლობაში არის ნული.
მაშასადამე, საშუალო სიმძლავრე P პერიოდისთვის უდრის პირველ წევრს, დროზე დამოუკიდებლად:
როდესაც დენის და ძაბვის რხევების ფაზა ემთხვევა (აქტიური წინააღმდეგობისთვის R), სიმძლავრის საშუალო მნიშვნელობა უდრის:
იმისათვის, რომ ალტერნატიული დენის სიმძლავრის გამოთვლის ფორმულა ფორმაში დაემთხვა პირდაპირი დენის ანალოგიურ ფორმულას (P = IU = I 2 R), შემოღებულია დენის და ძაბვის ეფექტური მნიშვნელობების ცნებები. ძალაუფლების თანასწორობიდან ვიღებთ:
ეფექტური მიმდინარე მნიშვნელობა არის მნიშვნელობა, რომელიც √2-ჯერ ნაკლებია მის ამპლიტუდის მნიშვნელობაზე:
დენის ეფექტური მნიშვნელობა უდრის პირდაპირი დენის სიძლიერეს, რომლის დროსაც დირიჟორში გამოთავისუფლებული საშუალო სიმძლავრე ცვლადი დენის წრეში უდრის იმავე დირიჟორში გამოთავისუფლებულ სიმძლავრეს პირდაპირი დენის წრეში.
ანალოგიურად, შეიძლება დადასტურდეს, რომ ალტერნატიული ძაბვის ეფექტური მნიშვნელობა √2-ჯერ ნაკლებია მის ამპლიტუდის მნიშვნელობაზე:
გაითვალისწინეთ, რომ ჩვეულებრივ ელექტრომოწყობილობა ალტერნატიული დენის სქემებში აჩვენებს გაზომილი რაოდენობების ეფექტურ მნიშვნელობებს. დენის და ძაბვის ეფექტურ მნიშვნელობებზე რომ მივმართოთ, განტოლება (10) შეიძლება ხელახლა ჩაიწეროს:
ამრიგად, მიკროსქემის მონაკვეთში ალტერნატიული დენის სიმძლავრე განისაზღვრება ზუსტად დენის და ძაბვის ეფექტური მნიშვნელობებით. ეს ასევე დამოკიდებულია ფაზის ცვლაზე cs ძაბვასა და დენს შორის. cos cc მულტიპლიკატორს ფორმულაში ეწოდება სიმძლავრის კოეფიციენტი.
იმ შემთხვევაში, როდესაც qc = ± p/2, წრედის მონაკვეთზე მიწოდებული ენერგია პერიოდის განმავლობაში ნულია, თუმცა წრეში არის დენი. ეს მოხდება, კერძოდ, თუ წრე შეიცავს მხოლოდ ინდუქტორს ან მხოლოდ კონდენსატორს. როგორ შეიძლება საშუალო სიმძლავრე ნულის ტოლი იყოს წრედში დენის არსებობისას? ეს აიხსნება ძაბვის, დენის და სიმძლავრის მყისიერი მნიშვნელობების დროთა განმავლობაში ცვლილებების გრაფიკით, რომელიც ნაჩვენებია სურათზე 10 cc = - p/2 (სქემის მონაკვეთის წმინდა ინდუქციური რეაქტიულობა).
მყისიერი სიმძლავრის გრაფიკის მიღება შესაძლებელია ყოველ ჯერზე დენის და ძაბვის მნიშვნელობების გამრავლებით. ამ გრაფიკიდან ჩანს, რომ პერიოდის ერთი მეოთხედის განმავლობაში სიმძლავრე დადებითია და ენერგია მიედინება წრედის ამ მონაკვეთზე; მაგრამ პერიოდის მომდევნო კვარტალში სიმძლავრე უარყოფითია და ეს განყოფილება გადააქვს ადრე მიღებულ ენერგიას უკან ქსელში დანაკარგის გარეშე. პერიოდის მეოთხედში შემოსული ენერგია ინახება დენის მაგნიტურ ველში და შემდეგ უბრუნდება ქსელს დანაკარგის გარეშე.
მხოლოდ იმ წრეში აქტიური წინააღმდეგობის მქონე გამტარის არსებობისას, რომელიც არ შეიცავს მოძრავ გამტარებს, ელექტრომაგნიტური ენერგია გარდაიქმნება გამტარის შიდა ენერგიად, რომელიც თბება. აქტიური წინააღმდეგობის მქონე ზონაში შიდა ენერგიის უკუ გადაქცევა ელექტრომაგნიტურ ენერგიად აღარ ხდება.
ალტერნატიული დენის სქემების დაპროექტებისას აუცილებელია იმის უზრუნველყოფა, რომ cos cc არ იყოს მცირე. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ენერგიის მნიშვნელოვანი ნაწილი მავთულხლართებით გადავა გენერატორიდან მომხმარებლამდე და უკან. ვინაიდან მავთულებს აქვთ აქტიური წინააღმდეგობა, ენერგია იხარჯება მავთულის გათბობაზე.
ენერგიის მოხმარებისთვის არახელსაყრელი პირობები წარმოიქმნება ელექტროძრავების ქსელთან მიერთებისას, რადგან მათ გრაგნილებს აქვთ დაბალი აქტიური წინააღმდეგობა და მაღალი ინდუქციურობა. დიდი რაოდენობით ელექტროძრავის მქონე საწარმოების ელექტრომომარაგების ქსელებში cos cc გაზრდის მიზნით, შედის სპეციალური კომპენსატორული კონდენსატორები. ასევე აუცილებელია იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ელექტროძრავები არ მუშაობდნენ უმოქმედოდ ან დატვირთული.
ეს ამცირებს მთელი მიკროსქემის სიმძლავრის ფაქტორს. coscc-ის გაზრდა მნიშვნელოვანი ეროვნული ეკონომიკური ამოცანაა, რადგან ის იძლევა მაქსიმალური ეფექტურობის საშუალებას ელექტროსადგურების გენერატორების გამოყენებისას და ენერგიის დანაკარგების შემცირებას. ეს მიიღწევა ელექტრული სქემების სწორი დიზაინით. აკრძალულია მოწყობილობების გამოყენება cos cc< 0,85.
ყაზახეთის რესპუბლიკა
ფორმის დასაწყისი
ფორმის დასასრული
3. რხევითი წრე შედგება ა)კონდენსატორი და რეზისტორი IN)კონდენსატორი და ნათურა თან)კონდენსატორი და ინდუქტორი დ)კონდენსატორი და ვოლტმეტრი | ||
4. თუ რხევითი წრედის წინააღმდეგობა ნულია, მაშინ ელექტრომაგნიტური ველის მთლიანი ენერგია ა)იცვლება IN)ნულის ტოლი თან)არ იცვლება დ)იზრდება | ||
5. მოწყობილობას, რომელიც ზრდის ან ამცირებს ძაბვას, ეწოდება აგენერატორი ) IN)კონდენსატორი თან)ტრანსფორმატორი დ)რხევითი წრე | ||
6. თვით რხევადი სისტემის მაგალითია ა)რხევითი წრე IN)მათემატიკური ქანქარა თან)ტრანზისტორი გენერატორი დ)ფიზიკური გულსაკიდი | ||
7. თუ წრეში არის კონდენსატორი, მაშინ მიმდინარე რყევები ა)IN)თან)დ) |
||
8. ინდუქციური რეაქტიულობა დამოკიდებულიაა)ფაზები IN)ამპლიტუდები თანსიხშირეები ) დ)კონდენსატორის სიმძლავრე | ||
9. თუ K>1, მაშინ ტრანსფორმატორია)ქვევით IN)იზრდება თან)ელექტრო დ)არ იზრდება და არ მცირდება | ||
10. დენის კვადრატის საშუალო მნიშვნელობის კვადრატული ფესვის ტოლი მნიშვნელობა ეწოდება ა)ეფექტური ძაბვის მნიშვნელობა IN)ეფექტური მიმდინარე ღირებულება თან)მყისიერი მიმდინარე მნიშვნელობა დ)ამპლიტუდის მიმდინარე მნიშვნელობა | ||
11. რეზონანსი რხევის წრეში არის ა)დენის სიძლიერის იძულებითი რხევების ამპლიტუდის მკვეთრი ზრდა IN)იძულებითი დენის რხევების ამპლიტუდის მკვეთრი შემცირება თან)დენის სიძლიერის იძულებითი რხევების სიხშირის მკვეთრი ზრდა დ)დენის სიძლიერის იძულებითი რხევების პერიოდის მკვეთრი ზრდა | ||
12. მაგნიტური ველის ენერგიის ცვლილების სიჩქარე აბსოლუტურ მნიშვნელობაში ტოლია ა)ნულოვანი IN)ელექტრული ველის ენერგიის ცვლილების სიჩქარე თან)კონდენსატორის დატენვის სიჩქარე დ)ელექტრონის მოძრაობის სიჩქარე გამტარში | ||
13. თუ წრეში არის ინდუქტორი, მაშინ მიმდინარე რყევები ა)ფაზაში ჩამორჩენა P/8-ით ძაბვის რყევებისგან IN)ფაზაში ძაბვის რყევებით თან)წინ არიან ფაზაში ძაბვის რყევების P/3-ით დ)ფაზაში ჩამორჩენა P/2-ით ძაბვის რყევებისგან | ||
14. მოწყობილობას, რომელიც გარდაქმნის ამა თუ იმ სახის ენერგიას ელექტრო ენერგიად, ეწოდება ა)ტრანსფორმატორი IN)გენერატორი თან)შიფრატორი დ)რხევითი წრე | ||
15. ტევადობა დამოკიდებულია ა)კოჭის ინდუქციურობა IN)ფაზები თან)ამპლიტუდები დ)სიხშირე და ტევადობა | ||
16. ალტერნატიული ელექტრო დენი არის ა)იძულებითი ელექტრომაგნიტური რხევები IN)თავისუფალი ელექტრომაგნიტური რხევები თან)დამსხვრეული ელექტრომაგნიტური რხევები დ)მექანიკური ვიბრაციები | ||
17. რხევის წრეში, კონდენსატორის ელექტრული ველის ენერგია პერიოდულად გარდაიქმნება ა)დენის მაგნიტური ველის ენერგიაში IN)ელექტრული ველის ენერგიად თან)მექანიკურ ენერგიად დ)სინათლის ენერგიად | ||
18. წრეში რხევებს გარე პერიოდული ემფ-ის გავლენის ქვეშ ეწოდება ა)მექანიკური IN)ელექტრომაგნიტური თან)უფასო დ)იძულებული | ||
19. თვითრხევადი სისტემის ძირითადი ელემენტები ა)ენერგიის წყარო, რხევითი სისტემა, სარქველი, უკუკავშირი IN)ენერგიის წყარო, რხევითი სისტემა, სარქველი, რეზისტორი თან)ტრანზისტორი, რხევითი სისტემა, სარქველი, უკუკავშირი დ)ტრანზისტორი, რხევითი სისტემა | ||
20. აქტიური წინააღმდეგობის მქონე გამტარში, დენის რყევებით ა)ფაზაში ჩამორჩენა P/2-ით ძაბვის რყევებისგან IN)ფაზაში ძაბვის რყევებით თან)ფაზაში წინ არიან ძაბვის რყევების P/2-ით დ)ფაზაში წინ არიან ძაბვის რყევების P/6-ით | ||
21. რხევებს, რომლებიც ხდება სისტემაში მასზე გარეგანი პერიოდული ძალების გავლენის გარეშე, ეწოდება ა)ჰარმონიული IN)იძულებული თან)თვითრხევები დ)უფასო
28. ალტერნატიული დენის წრეში ძაბვა იცვლება კანონის მიხედვით:u=110 cos50 πt. განსაზღვრეთ ძაბვის რყევების პერიოდი. ა) 3.14 წმ. ბ) 0,04 წმ. გ) 50 წმ. დ) 110 წმ. ე) 157 წ. 29. ინდუქციური დენი მისი მაგნიტური ველით ა) ის ეწინააღმდეგება მაგნიტური ნაკადის ცვლილებას, რომელიც იწვევს მას. ბ) მოქმედებს ელექტრო მუხტებზე. გ) ზრდის მაგნიტურ ნაკადს. დ) წარმოქმნის ელექტროსტატიკურ ველს. ე) აჩქარებს ელემენტარულ ნაწილაკებს. |
30. თუ იდეალურ რხევად წრეში კონდენსატორის პარალელურად ერთნაირი სიმძლავრის კონდენსატორია, მაშინ წრედში რხევების ბუნებრივი სიხშირე.
ა) არ შეიცვლება. ბ) შემცირდება 2-ჯერ. გ) 2-ჯერ გაზრდა..gif" width="28" height="25">-ჯერ.
31. პირველი თვითრხევადი სისტემა
ა) ქანქარიანი საათი. ბ) დახურული რხევითი წრე. გ) ღია რხევითი წრე. დ) ჰერცის ვიბრატორი.
ე) ღრუბლოვანი კამერა.
32. გენერატორის მბრუნავ ნაწილს აქვს სპეციალურიდასახელება ა) ბირთვი. ბ) როტორი. გ) ელექტრომაგნიტი. დ) სტატორი. ე) გრაგნილი.
33. მაგნიტური ნაკადი, რომელიც წარმოიქმნება კოჭში 0,2 mH ინდუქციით 10 A დენის დროს უდრის
ა) 50 მვტ ბ) 2 მვტ გ) 0.02 მვტბ დ) 2 ვბ ე) 50 ვბ
34. შეერთების პერიოდის ფორმულა და რხევების სიხშირე.ა) w = 2pn..gif" width="41" height="34">..gif" width="61" height="35">.
35. რადიო მიმღების რხევითი სქემით სიგნალის მიღება ეფუძნება
ა) ენერგიის გარდაქმნა. ბ) მოდულაციები. გ) ენერგიის შენარჩუნების კანონი. დ) გამოვლენა. ე) რეზონანსის ფენომენი.
36. რხევის წრეში თავისუფალი რხევების დროს ენერგია კონდენსატორის გამონადენის დაწყებიდან პერიოდის 1/8 კონცენტრირებულია.
ა) ენერგია არის ნული ბ) კოჭში. გ) ტყვიის გამტარებლებში. დ) კონდენსატორსა და კოჭში. ე) კონდენსატორში.
37. მაღალი სიხშირის რხევების გამოვლენის პროცესი შედგება
ა) დაბალი სიხშირის რხევების შერჩევა მაღალი სიხშირის მოდულირებული რხევებიდან.
ბ) მიღებული სიგნალის გაძლიერებისას.
გ) მაღალი სიხშირის და დაბალი სიხშირის ვიბრაციების დამატებით.
დ) რადიაციული ნაკადის სიმკვრივის გაზრდაში.
ე) დაბალი სიხშირის ვიბრაციის გადაცემისას დიდ მანძილზე.
38. რეზონანსული სიხშირე წრედში, რომელიც შედგება კოჭისგან 4 H ინდუქციით და კონდენსატორისგან, რომლის ელექტრული სიმძლავრეა 9 F უდრის
ა) Hz..gif" width="37" height="27 src="> Hz. E) DIV_ADBLOCK383">
ა) W=mgh..gif" width="58" height="36">..gif" width="57" height="40">.
40. ჰარმონიული რხევების ამპლიტუდა არის
ა) გადაადგილება წონასწორული პოზიციიდან. ბ) ერთი სრული რხევის დრო. გ) სიხშირეზე დამოკიდებული რაოდენობა.
დ) რხევების რაოდენობა დროის ერთეულზე. ე) მაქსიმალური გადაადგილება წონასწორული პოზიციიდან.
41. თვითრხევადი სისტემაში ტრანზისტორი ასრულებს როლს
ა) ოსცილატორული სისტემა. ბ) ენერგიის გარდაქმნა. გ) სარქველი. დ) ენერგიის წყარო. ე) უკუკავშირი.
42. როდესაც კოჭის ინდუქცია იზრდება 4-ჯერ, წრეში რხევის სიხშირე
ა) შემცირდება 2-ჯერ. ბ) გაიზრდება 2-ჯერ. გ) გაიზრდება 4-ჯერ. დ) არ იცვლება. ე) შემცირდება 4-ჯერ.
43. კოჭის გათიშვისას 5 ohms წინააღმდეგობის და ინდუქციური
DC წრედის 0,1 H გამოყოფს 0,2 J ენერგიას. ამ კოჭის ბოლოებზე ძაბვა ტოლი იყო
ა) 30 ბ. ბ) 20 ბ. გ) 10 ბ. დ) 15 ბ. ე) 25 ბ.
44. დინამიკი დაკავშირებულია ელექტრული რხევის გენერატორის გამომავალზე 170 ჰც სიხშირით. ჰაერში ხმის სიჩქარით 340 მ/წმ, ხმის ტალღის სიგრძე არის
ა) 57800 მ. ბ) 28900 მ. დ) 2 მ.
45. რხევადი წრედის ჯამური ენერგია განისაზღვრება ფორმულით
ა) ..gif" width="44" height="37">..gif" width="89" height="42">.
46. იმისათვის, რომ 0,5 H ინდუქციით ხვეულის მაგნიტური ველის ენერგია იყოს 1 ჯ-ის ტოლი, დენის სიძლიერე უნდა იყოს ტოლი
ა) 4 ა. ბ) 1 ა. გ) 8 ა. დ) 2 ა. ე) 6 ა.
47. რხევადი მიკროსქემის კოჭის ინდუქციურობა გაიზარდა 4-ჯერ. ამ შემთხვევაში რხევის პერიოდი
ა) გაიზრდება 4-ჯერ. ბ) 2-ჯერ შემცირდება. გ) არ შეიცვლება. დ) 4-ჯერ შემცირდება. ე) გაიზრდება 2-ჯერ.
48. რხევების ციკლური სიხშირე რხევების წრეში განისაზღვრება ფორმულით
ა) ..gif" width="38" height="38">. დ) 0 "style="border-collapse:collapse;border:none">
დრო, რომლის დროსაც ხდება ემფ-ის ერთი სრული ცვლილება, ანუ რხევის ერთი ციკლი ან რადიუსის ვექტორის ერთი სრული შემობრუნება, ე.წ. ალტერნატიული დენის რხევის პერიოდი(სურათი 1).
სურათი 1. სინუსოიდური რხევის პერიოდი და ამპლიტუდა. პერიოდი არის ერთი რხევის დრო; ამპლიტუდა არის მისი უდიდესი მყისიერი მნიშვნელობა.
წერტილი გამოიხატება წამებში და აღინიშნება ასოთი თ.
ასევე გამოიყენება პერიოდის საზომი უფრო მცირე ერთეულები: მილიწამი (ms) - წამის მეათასედი და მიკროწამი (μs) - წამის მემილიონედი.
1 ms = 0,001 წმ = 10 -3 წმ.
1 μs = 0,001 ms = 0,000001 წმ = 10 -6 წმ.
1000 μs = 1 ms.
ემფ-ში სრული ცვლილებების რაოდენობა ან რადიუსის ვექტორის ბრუნვის რაოდენობა, ანუ, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, რხევების სრული ციკლების რაოდენობა, რომელიც შესრულებულია ალტერნატიული დენით ერთ წამში, ე.წ. AC რხევის სიხშირე.
სიხშირე მითითებულია ასოებით ვ და გამოიხატება ციკლებში წამში ან ჰერცში.
ათას ჰერცს ეწოდება კილოჰერცი (kHz), ხოლო მილიონ ჰერცს მეგაჰერცი (MHz). ასევე არის გიგაჰერცის ერთეული (GHz) ტოლი ათასი მეგაჰერცის.
1000 Hz = 10 3 Hz = 1 kHz;
1000 000 Hz = 10 6 Hz = 1000 kHz = 1 MHz;
1000 000 000 Hz = 10 9 Hz = 1000 000 kHz = 1000 MHz = 1 GHz;
რაც უფრო სწრაფად იცვლება EMF, ანუ რაც უფრო სწრაფად ბრუნავს რადიუსის ვექტორი, მით უფრო მოკლეა რხევის პერიოდი, მით უფრო მაღალია სიხშირე. ამრიგად, ალტერნატიული დენის სიხშირე და პერიოდი ერთმანეთის უკუპროპორციული რაოდენობებია. რაც უფრო დიდია ერთი მათგანი, მით უფრო პატარაა მეორე.
მათემატიკური კავშირი ალტერნატიული დენისა და ძაბვის პერიოდსა და სიხშირეს შორის გამოიხატება ფორმულებით
მაგალითად, თუ მიმდინარე სიხშირე არის 50 ჰც, მაშინ პერიოდი ტოლი იქნება:
T = 1/f = 1/50 = 0.02 წმ.
და პირიქით, თუ ცნობილია, რომ დენის პერიოდია 0,02 წმ, (T = 0,02 წმ.), მაშინ სიხშირე ტოლი იქნება:
f = 1/T=1/0.02 = 100/2 = 50 ჰც
განათებისა და სამრეწველო მიზნებისთვის გამოყენებული ალტერნატიული დენის სიხშირე არის ზუსტად 50 ჰც.
20-დან 20000 ჰც-მდე სიხშირეებს აუდიო სიხშირეებს უწოდებენ. რადიოსადგურების ანტენების დენები მერყეობენ 1,500,000,000 ჰც-მდე სიხშირით ან სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, 1500 მჰც-მდე ან 1,5 გჰც-მდე. ამ მაღალ სიხშირეებს რადიო სიხშირეებს ან მაღალი სიხშირის ვიბრაციას უწოდებენ.
დაბოლოს, დენები სარადარო სადგურების, სატელიტური საკომუნიკაციო სადგურების და სხვა სპეციალური სისტემების ანტენებში (მაგალითად, GLANASS, GPS) მერყეობს 40000 MHz-მდე (40 GHz) და უფრო მაღალი სიხშირით.
AC დენის ამპლიტუდა
უდიდეს მნიშვნელობას, რომელსაც emf ან დენი აღწევს ერთ პერიოდში, ეწოდება emf ან ალტერნატიული დენის ამპლიტუდა. ადვილი შესამჩნევია, რომ სკალის ამპლიტუდა უდრის რადიუსის ვექტორის სიგრძეს. დენის, EMF და ძაბვის ამპლიტუდები მითითებულია შესაბამისად ასოებით მე, ემი და უმ (სურათი 1).
ალტერნატიული დენის კუთხური (ციკლური) სიხშირე.
რადიუსის ვექტორის ბრუნვის სიჩქარეს, ანუ ბრუნის კუთხის ცვლილებას ერთი წამის განმავლობაში, ეწოდება ალტერნატიული დენის კუთხური (ციკლური) სიხშირე და აღინიშნება ბერძნული ასოებით. ? (ომეგა). რადიუსის ვექტორის ბრუნვის კუთხე ნებისმიერ მოცემულ მომენტში მის საწყის პოზიციასთან შედარებით ჩვეულებრივ იზომება არა გრადუსებში, არამედ სპეციალურ ერთეულებში - რადიანებში.
რადიანი არის წრის რკალის კუთხური მნიშვნელობა, რომლის სიგრძე უდრის ამ წრის რადიუსს (სურათი 2). მთელი წრე, რომელიც შეადგენს 360°-ს, უდრის 6,28 რადიანს, ანუ 2-ს.
სურათი 2.
1რადი = 360°/2
შესაბამისად, რადიუსის ვექტორის ბოლო ერთი პერიოდის განმავლობაში მოიცავს 6,28 რადიანის ტოლ გზას (2). ვინაიდან რადიუსის ვექტორი ერთ წამში აკეთებს ბრუნთა რაოდენობას ალტერნატიული დენის სიხშირის ტოლი ვ, შემდეგ ერთ წამში მისი ბოლო ფარავს ტოლ ბილიკს 6.28 * ვრადიანი. რადიუსის ვექტორის ბრუნვის სიჩქარის დამახასიათებელი ეს გამოხატულება იქნება ალტერნატიული დენის კუთხური სიხშირე - ? .
? = 6.28*f = 2f
რადიუსის ვექტორის ბრუნვის კუთხე ნებისმიერ მოცემულ მომენტში მის საწყის პოზიციასთან მიმართებაში ეწოდება AC ფაზა. ფაზა ახასიათებს EMF-ის (ან დენის) სიდიდეს მოცემულ მომენტში ან, როგორც ამბობენ, EMF-ის მყისიერ მნიშვნელობას, მის მიმართულებას წრეში და მისი ცვლილების მიმართულებას; ფაზა მიუთითებს ემფ მცირდება თუ იზრდება.
სურათი 3.
რადიუსის ვექტორის სრული ბრუნვა არის 360°. რადიუსის ვექტორის ახალი რევოლუციის დაწყებით, EMF იცვლება იმავე თანმიმდევრობით, როგორც პირველი რევოლუციის დროს. შესაბამისად, EMF-ის ყველა ფაზა განმეორდება იმავე თანმიმდევრობით. მაგალითად, EMF-ის ფაზა, როდესაც რადიუსის ვექტორი ბრუნავს 370° კუთხით, იგივე იქნება, რაც 10°-ით ბრუნვისას. ორივე შემთხვევაში, რადიუსის ვექტორი იკავებს ერთსა და იმავე პოზიციას და, შესაბამისად, ემფ-ის მყისიერი მნიშვნელობები ფაზაში იგივე იქნება ორივე შემთხვევაში.
ერთიანი სახელმწიფო გამოცდის კოდიფიკატორის თემები: თავისუფალი ელექტრომაგნიტური რხევები, რხევითი წრე, იძულებითი ელექტრომაგნიტური რხევები, რეზონანსი, ჰარმონიული ელექტრომაგნიტური რხევები.
ელექტრომაგნიტური ვიბრაციები- ეს არის მუხტის, დენის და ძაბვის პერიოდული ცვლილებები, რომლებიც ხდება ელექტრულ წრეში. ელექტრომაგნიტურ რხევებზე დაკვირვების უმარტივესი სისტემა არის რხევითი წრე.
ოსცილატორული წრე
ოსცილატორული წრეარის დახურული წრე, რომელიც წარმოიქმნება კონდენსატორითა და სერიით დაკავშირებული კოჭით.
დავამუხტოთ კონდენსატორი, დავაკავშიროთ მას კოჭა და დავხუროთ წრე. დაიწყება მოხდეს თავისუფალი ელექტრომაგნიტური რხევები- პერიოდული ცვლილებები კონდენსატორზე დატენვისა და დენის კოჭში. გავიხსენოთ, რომ ამ რხევებს თავისუფალს უწოდებენ, რადგან ისინი წარმოიქმნება ყოველგვარი გარეგანი გავლენის გარეშე - მხოლოდ წრედში შენახული ენერგიის გამო.
წრეში რხევების პერიოდი აღინიშნა, როგორც ყოველთვის, . ჩვენ დავუშვებთ, რომ კოჭის წინააღმდეგობა ნულოვანია.
მოდით დეტალურად განვიხილოთ რხევის პროცესის ყველა მნიშვნელოვანი ეტაპი. მეტი სიცხადისთვის, ჩვენ ანალოგს გამოვხატავთ ჰორიზონტალური ზამბარის ქანქარის რხევებთან.
საწყისი მომენტი: . კონდენსატორის მუხტი უდრის , არ არის დენი კოჭის მეშვეობით (ნახ. 1). კონდენსატორი ახლა დაიწყებს განმუხტვას.
ბრინჯი. 1.
მიუხედავად იმისა, რომ კოჭის წინააღმდეგობა ნულოვანია, დენი არ გაიზრდება მყისიერად. როგორც კი დენი დაიწყებს მატებას, კოჭში წარმოიქმნება თვითინდუქციური ემფ, რომელიც ხელს უშლის დენის გაზრდას.
ანალოგია. გულსაკიდი იწევა მარჯვნივ და საწყის მომენტში იხსნება. ქანქარის საწყისი სიჩქარე ნულის ტოლია.
პერიოდის პირველი მეოთხედი: . კონდენსატორი იხსნება, მისი მუხტი ამჟამად უდრის. კოჭის დენი იზრდება (ნახ. 2).
ბრინჯი. 2.
დენი თანდათან იზრდება: კოჭის მორევის ელექტრული ველი ხელს უშლის დენის გაზრდას და მიმართულია დენის წინააღმდეგ.
ანალოგია. ქანქარა მოძრაობს მარცხნივ წონასწორობის პოზიციისკენ; ქანქარის სიჩქარე თანდათან იზრდება. ზამბარის დეფორმაცია (ანუ ქანქარის კოორდინატი) მცირდება.
პირველი კვარტალის დასასრული: . კონდენსატორი მთლიანად გამორთულია. დენის ძალამ მიაღწია მაქსიმალურ მნიშვნელობას (ნახ. 3). კონდენსატორი ახლა დაიწყებს დატენვას.
ბრინჯი. 3.
ძაბვა კოჭზე არის ნულოვანი, მაგრამ დენი არ გაქრება მყისიერად. როგორც კი დენი დაიწყებს კლებას, კოჭში წარმოიქმნება თვითინდუქციური ემფ, რომელიც ხელს უშლის დენის შემცირებას.
ანალოგია. ქანქარა გადის წონასწორობის პოზიციაზე. მისი სიჩქარე აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას. ზამბარის დეფორმაცია ნულის ტოლია.
მეორე მეოთხედი: . კონდენსატორი იტენება - მის ფირფიტებზე საპირისპირო ნიშნის მუხტი ჩნდება, ვიდრე თავიდან იყო (სურ. 4).
ბრინჯი. 4.
დენის სიძლიერე თანდათან მცირდება: კოჭის მორევის ელექტრული ველი, რომელიც მხარს უჭერს კლებულ დენს, დენთან ერთად მიმართულია.
ანალოგია. ქანქარა აგრძელებს მოძრაობას მარცხნივ - წონასწორობის პოზიციიდან მარჯვენა უკიდურეს წერტილამდე. მისი სიჩქარე თანდათან მცირდება, ზამბარის დეფორმაცია იზრდება.
მეორე კვარტალის დასასრული. კონდენსატორი მთლიანად დატენულია, მისი მუხტი ისევ თანაბარია (მაგრამ პოლარობა განსხვავებულია). მიმდინარე სიძლიერე არის ნული (ნახ. 5). ახლა დაიწყება კონდენსატორის საპირისპირო დატენვა.
ბრინჯი. 5.
ანალოგია. გულსაკიდი მიაღწია უკიდურეს მარჯვენა წერტილს. ქანქარის სიჩქარე ნულის ტოლია. ზამბარის დეფორმაცია მაქსიმალური და ტოლია.
მესამე მეოთხედი: . დაიწყო რხევის პერიოდის მეორე ნახევარი; პროცესები საპირისპირო მიმართულებით წავიდა. კონდენსატორი გამორთულია (ნახ. 6).
ბრინჯი. 6.
ანალოგია. ქანქარა მოძრაობს უკან: მარჯვენა უკიდურესი წერტილიდან წონასწორობის პოზიციამდე.
მესამე მეოთხედის დასასრული: . კონდენსატორი მთლიანად გამორთულია. დენი არის მაქსიმალური და ისევ უდრის , მაგრამ ამჯერად მას სხვა მიმართულება აქვს (ნახ. 7).
ბრინჯი. 7.
ანალოგია. ქანქარა კვლავ გადის წონასწორობის მდგომარეობაში მაქსიმალური სიჩქარით, მაგრამ ამჯერად საპირისპირო მიმართულებით.
მეოთხე მეოთხედი: . დენი მცირდება, კონდენსატორი იტენება (ნახ. 8).
ბრინჯი. 8.
ანალოგია. ქანქარა აგრძელებს მოძრაობას მარჯვნივ - წონასწორობის პოზიციიდან უკიდურეს მარცხენა წერტილამდე.
მეოთხე მეოთხედის დასასრული და მთელი პერიოდი: . კონდენსატორის საპირისპირო დატენვა დასრულებულია, დენი არის ნულოვანი (სურ. 9).
ბრინჯი. 9.
ეს მომენტი იდენტურია მომენტისა და ეს ფიგურა იდენტურია ნახაზი 1-ისა. ერთი სრული რხევა მოხდა. ახლა შემდეგი რხევა დაიწყება, რომლის დროსაც პროცესები მოხდება ზუსტად ისე, როგორც ზემოთ იყო აღწერილი.
ანალოგია. ქანქარა დაბრუნდა თავდაპირველ მდგომარეობაში.
განიხილება ელექტრომაგნიტური რხევები დაუცველი- გაგრძელდება უსასრულოდ. ყოველივე ამის შემდეგ, ჩვენ ვივარაუდეთ, რომ კოჭის წინააღმდეგობა ნულოვანია!
ანალოგიურად, ზამბარის ქანქარის რხევები გაუქმდება ხახუნის არარსებობის შემთხვევაში.
სინამდვილეში, კოჭს აქვს გარკვეული წინააღმდეგობა. მაშასადამე, რხევები რეალურ რხევად წრეში იქნება დატენიანებული. ასე რომ, ერთი სრული რხევის შემდეგ, კონდენსატორზე დამუხტვა იქნება თავდაპირველ მნიშვნელობაზე ნაკლები. დროთა განმავლობაში, რხევები მთლიანად გაქრება: წრეში თავდაპირველად შენახული მთელი ენერგია სითბოს სახით გამოიყოფა კოჭისა და დამაკავშირებელი მავთულის წინააღმდეგობის დროს.
ანალოგიურად, ნამდვილი ზამბარის ქანქარის რხევები დატენიანდება: ქანქარის მთელი ენერგია თანდათან გადაიქცევა სითბოდ ხახუნის გარდაუვალი არსებობის გამო.
ენერგიის გარდაქმნები რხევის წრეში
ჩვენ ვაგრძელებთ წრეში დაუცველი რხევების გათვალისწინებას, კოჭის წინააღმდეგობის გათვალისწინება ნულოვანია. კონდენსატორს აქვს ტევადობა და კოჭის ინდუქციურობა ტოლია.
იმის გამო, რომ სითბოს დანაკარგები არ არის, ენერგია არ ტოვებს წრეს: ის მუდმივად გადანაწილდება კონდენსატორსა და კოჭას შორის.
ავიღოთ დრო, როდესაც კონდენსატორის დამუხტვა არის მაქსიმალური და ტოლი და არ არის დენი. ამ მომენტში ხვეულის მაგნიტური ველის ენერგია ნულის ტოლია. წრედის მთელი ენერგია კონცენტრირებულია კონდენსატორში:
ახლა, პირიქით, განვიხილოთ მომენტი, როდესაც დენი არის მაქსიმალური და ტოლი, და კონდენსატორი განმუხტულია. კონდენსატორის ენერგია ნულის ტოლია. მთელი წრიული ენერგია ინახება კოჭში:
დროის თვითნებურ მომენტში, როდესაც კონდენსატორის მუხტი ტოლია და დენი მიედინება კოჭში, წრედის ენერგია უდრის:
ამრიგად,
(1)
ურთიერთობა (1) გამოიყენება მრავალი პრობლემის გადასაჭრელად.
ელექტრომექანიკური ანალოგიები
წინა ბროშურაში თვითინდუქციის შესახებ, ჩვენ აღვნიშნეთ ანალოგია ინდუქციურობასა და მასას შორის. ახლა ჩვენ შეგვიძლია დავადგინოთ კიდევ რამდენიმე შესაბამისობა ელექტროდინამიკურ და მექანიკურ სიდიდეებს შორის.
ზამბარის ქანქარისთვის ჩვენ გვაქვს (1) მსგავსი ურთიერთობა:
(2)
აქ, როგორც უკვე მიხვდით, არის ზამბარის სიმტკიცე, არის ქანქარის მასა და არის ქანქარის კოორდინატების და სიჩქარის მიმდინარე მნიშვნელობები და არის მათი უდიდესი მნიშვნელობები.
(1) და (2) ტოლობების ერთმანეთთან შედარებისას, ჩვენ ვხედავთ შემდეგ შესაბამისობას:
(3)
(4)
(5)
(6)
ამ ელექტრომექანიკურ ანალოგიებზე დაყრდნობით, ჩვენ შეგვიძლია განვსაზღვროთ ფორმულა ელექტრომაგნიტური რხევების პერიოდის რხევის წრეში.
სინამდვილეში, ზამბარის ქანქარის რხევის პერიოდი, როგორც ვიცით, უდრის:
ანალოგიების (5) და (6) შესაბამისად, აქ მასას ვცვლით ინდუქციით, ხოლო სიხისტე შებრუნებული ტევადობით. ჩვენ ვიღებთ:
(7)
ელექტრომექანიკური ანალოგიები არ ცდება: ფორმულა (7) იძლევა სწორ გამოხატულებას რხევების პერიოდისთვის რხევების წრეში. ჰქვია ტომსონის ფორმულა. მის უფრო მკაცრ დასკვნას ცოტა ხანში შემოგთავაზებთ.
წრედში რხევების ჰარმონიული კანონი
შეგახსენებთ, რომ რხევებს ე.წ ჰარმონიული, თუ რხევადი სიდიდე დროთა განმავლობაში იცვლება სინუსის ან კოსინუსის კანონის მიხედვით. თუ ეს ყველაფერი დაგავიწყდათ, აუცილებლად გაიმეორეთ ფურცელი „მექანიკური ვიბრაციები“.
კონდენსატორზე დამუხტვის რხევები და წრედში დენი ჰარმონიული აღმოჩნდება. ამას ახლა დავამტკიცებთ. მაგრამ ჯერ უნდა დავადგინოთ წესები კონდენსატორის მუხტისა და მიმდინარე სიძლიერისთვის ნიშნის არჩევისთვის - ბოლოს და ბოლოს, რხევისას, ეს რაოდენობები მიიღებენ როგორც დადებით, ასევე უარყოფით მნიშვნელობებს.
ჯერ ჩვენ ვირჩევთ დადებითი შემოვლითი მიმართულებაკონტური. არჩევანს არ აქვს მნიშვნელობა; დაე ეს იყოს მიმართულება საათის ისრის საწინააღმდეგოდ(ნახ. 10).
ბრინჯი. 10. პოზიტიური შემოვლითი მიმართულება
მიმდინარე სიძლიერე ითვლება დადებითად class="tex" alt="(I > 0)"> , если ток течёт в положительном направлении. В противном случае сила тока будет отрицательной .!}
კონდენსატორის მუხტი არის მუხტი მის ფირფიტაზე რომელსაცდადებითი დენი მიედინება (ანუ ფირფიტა, რომელზეც მიუთითებს შემოვლითი მიმართულების ისარი). ამ შემთხვევაში - გადასახადი დატოვაკონდენსატორის ფირფიტები.
დენის და მუხტის ნიშნების ასეთი არჩევისას მოქმედებს შემდეგი მიმართება: (ნიშანთა განსხვავებული არჩევანით ეს შეიძლება მოხდეს). მართლაც, ორივე ნაწილის ნიშნები ემთხვევა: if class="tex" alt="I > 0"> , то заряд левой пластины возрастает, и потому !} class="tex" alt="\dot(q) > 0"> !}.
რაოდენობები და იცვლება დროთა განმავლობაში, მაგრამ წრედის ენერგია უცვლელი რჩება:
(8)
მაშასადამე, ენერგიის წარმოებული დროის მიმართ ხდება ნული: . ვიღებთ დამოკიდებულების ორივე მხარის დროის წარმოებულს (8); არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ რთული ფუნქციები დიფერენცირებულია მარცხნივ (თუ ეს ფუნქციაა , მაშინ რთული ფუნქციების დიფერენცირების წესის მიხედვით, ჩვენი ფუნქციის კვადრატის წარმოებული ტოლი იქნება: ):
ჩანაცვლება და აქ მივიღებთ:
მაგრამ მიმდინარე სიძლიერე არ არის ფუნქცია, რომელიც იდენტურია ნულის ტოლი; ამიტომაც
მოდი გადავიწეროთ ეს ასე:
(9)
მივიღეთ იმ ფორმის ჰარმონიული რხევების დიფერენციალური განტოლება სადაც . ეს ადასტურებს, რომ კონდენსატორზე მუხტი რხევა ჰარმონიული კანონის მიხედვით (ანუ სინუსის ან კოსინუსის კანონის მიხედვით). ამ რხევების ციკლური სიხშირე უდრის:
(10)
ამ რაოდენობასაც ეძახიან ბუნებრივი სიხშირეკონტური; ამ სიხშირით არის თავისუფალი (ან, როგორც ამბობენ, საკუთარირყევები). რხევის პერიოდი უდრის:
ჩვენ კვლავ მივდივართ ტომსონის ფორმულამდე.
მუხტის ჰარმონიულ დამოკიდებულებას დროზე ზოგად შემთხვევაში აქვს ფორმა:
(11)
ციკლური სიხშირე გვხვდება ფორმულით (10); ამპლიტუდა და საწყისი ფაზა განისაზღვრება საწყისი პირობებიდან.
ჩვენ განვიხილავთ ამ ბროშურის დასაწყისში განხილულ სიტუაციას. კონდენსატორის მუხტი იყოს მაქსიმალური და თანაბარი (როგორც ნახ. 1-ში); წრეში არ არის დენი. მაშინ საწყისი ფაზა არის , ასე რომ მუხტი იცვლება კოსინუს კანონის მიხედვით ამპლიტუდით:
(12)
მოდი ვიპოვოთ ცვლილების კანონი მიმდინარე სიძლიერეში. ამისათვის ჩვენ განვასხვავებთ მიმართებას (12) დროის მიმართ, ისევ არ დავივიწყებთ რთული ფუნქციის წარმოებულის პოვნის წესს:
ჩვენ ვხედავთ, რომ მიმდინარე სიძლიერე ასევე იცვლება ჰარმონიული კანონის მიხედვით, ამჯერად სინუსური კანონის მიხედვით:
(13)
დენის ამპლიტუდა არის:
„მინუსის“ არსებობა მიმდინარე ცვლილების კანონში (13) არ არის რთული გასაგები. ავიღოთ, მაგალითად, დროის ინტერვალი (ნახ. 2).
დენი მიედინება უარყოფითი მიმართულებით: . ვინაიდან რხევის ფაზა პირველ მეოთხედშია: . პირველ კვარტალში სინუსი დადებითია; შესაბამისად, სინუსი (13) იქნება დადებითი განხილულ დროში. ამიტომ, იმისთვის, რომ დენი უარყოფითი იყოს, მინუს ნიშანი ფორმულაში (13) ნამდვილად აუცილებელია.
ახლა შეხედეთ ლეღვს. 8. დენი მიედინება დადებითი მიმართულებით. როგორ მუშაობს ჩვენი "მინუსი" ამ შემთხვევაში? გაარკვიე რა ხდება აქ!
მოდით გამოვსახოთ მუხტისა და დენის რყევების გრაფიკები, ე.ი. (12) და (13) ფუნქციების გრაფიკები. სიცხადისთვის წარმოვადგინოთ ეს გრაფიკები იმავე კოორდინატთა ღერძებით (ნახ. 11).
ბრინჯი. 11. მუხტისა და დენის რყევების გრაფიკები
გთხოვთ გაითვალისწინოთ: დამუხტვის ნულები წარმოიქმნება მიმდინარე მაქსიმუმზე ან მინიმუმზე; პირიქით, მიმდინარე ნულები შეესაბამება დამუხტვის მაქსიმუმს ან მინიმუმს.
შემცირების ფორმულის გამოყენებით
მოდით დავწეროთ მიმდინარე ცვლილების კანონი (13) სახით:
თუ შევადარებთ ამ გამონათქვამს მუხტის ცვლილების კანონთან, ჩვენ ვხედავთ, რომ მიმდინარე ფაზა, ტოლი, მეტია დატენვის ფაზაზე ოდენობით. ამ შემთხვევაში ამბობენ, რომ მიმდინარე წინ ფაზაშიდააკისროს ; ან ფაზის ცვლადენსა და მუხტს შორის უდრის; ან ფაზის განსხვავებადენსა და მუხტს შორის უდრის.
დატენვის დენის წინსვლა ფაზაში გრაფიკულად გამოიხატება იმით, რომ მიმდინარე გრაფიკი გადაადგილებულია დატოვადამუხტვის გრაფიკთან შედარებით. დენის სიძლიერე აღწევს, მაგალითად, მაქსიმუმს მეოთხედი პერიოდის ადრე, ვიდრე მუხტი აღწევს მაქსიმუმს (და პერიოდის მეოთხედი ზუსტად შეესაბამება ფაზურ განსხვავებას).
იძულებითი ელექტრომაგნიტური რხევები
როგორც გახსოვთ, იძულებითი რხევებისისტემაში წარმოიქმნება პერიოდული ძალის გავლენის ქვეშ. იძულებითი რხევების სიხშირე ემთხვევა მამოძრავებელი ძალის სიხშირეს.
იძულებითი ელექტრომაგნიტური რხევები მოხდება წრედში, რომელიც დაკავშირებულია სინუსოიდულ ძაბვის წყაროსთან (ნახ. 12).
ბრინჯი. 12. იძულებითი ვიბრაციები
თუ წყაროს ძაბვა იცვლება კანონის შესაბამისად:
მაშინ მუხტისა და დენის რხევები ხდება წრედში ციკლური სიხშირით (და პერიოდით, შესაბამისად). AC ძაბვის წყარო, როგორც ჩანს, "აწესებს" თავის რხევის სიხშირეს წრედზე, რის გამოც დაივიწყებთ საკუთარ სიხშირეს.
მუხტისა და დენის იძულებითი რხევების ამპლიტუდა დამოკიდებულია სიხშირეზე: ამპლიტუდა უფრო დიდია, რაც უფრო ახლოს არის წრედის ბუნებრივ სიხშირესთან რეზონანსი- რხევების ამპლიტუდის მკვეთრი ზრდა. რეზონანსზე უფრო დეტალურად ვისაუბრებთ მომდევნო სამუშაო ფურცელზე ალტერნატიული დენის შესახებ.