Prisilne elektromagnetne oscilacije

Prisilne elektromagnetne oscilacije nazivaju se periodične promjene struje i napona u električni krug nastaje pod dejstvom promenljive EMF iz spoljašnjeg izvora. Generatori su vanjski izvor EMF u električnim krugovima. naizmjenična struja rade u elektranama.

Princip rada alternatora je lako pokazati kada se razmatra rotirajući okvir žice u magnetskom polju.

U jednolično magnetsko polje sa indukcijom B postavljamo pravougaoni okvir formiran od provodnika (absd).

Neka je ravan okvira okomita na indukciju magnetskog polja B, a njegova površina jednaka je S.

Magnetski tok u trenutku t 0 = 0 bit će jednak F = V * 8.

Ujednačenom rotacijom okvira oko ose OO 1 ugaonom brzinom w, magnetni tok koji prodire kroz okvir će se vremenom mijenjati prema zakonu:

Promjena magnetnog fluksa pobuđuje u okviru EMF indukciju jednaku

gdje je E 0 \u003d VSw amplituda EMF.

Ako uz pomoć kliznih prstenova i četkica koje klize po njima, spojimo krajeve okvira s električnim krugom, tada će pod djelovanjem indukcijske EMF, koja se s vremenom mijenja prema harmonijskom zakonu, prisilne harmonijske strujne oscilacije nastaju u električnom kolu - naizmjenična struja.

U praksi se sinusoidni EMF pobuđuje ne rotacijom okvira u magnetskom polju, već rotacijom magneta ili elektromagneta (rotora) unutar statora - fiksnih namotaja namotanih na jezgre od mekog magnetskog materijala. U ovim namotajima postoji promjenjivi EMF, što omogućava izbjegavanje oslobađanja naprezanja pomoću kliznih prstenova.

Izmjenična struja

Razmotrite procese koji se odvijaju u vodiču uključenom u krug naizmjenične struje.

Ako je induktivnost vodiča toliko mala da se pri uključivanju u kolo naizmjenične struje indukcijska polja mogu zanemariti u odnosu na vanjsko električno polje, tada je kretanje električnih naboja u vodiču određeno djelovanjem samo vanjski električno polje, čiji je intenzitet proporcionalan naponu na krajevima provodnika.

Kada se napon mijenja prema harmonijskom zakonu U = U m cos wt, jačina električnog polja u provodniku se mijenja po istom zakonu.

Pod djelovanjem naizmjeničnog električnog polja u vodiču nastaje naizmjenična električna struja čija se frekvencija i faza oscilacija poklapaju s frekvencijom i fazom oscilacija napona:

gdje je i trenutna vrijednost jačine struje, I m je vrijednost amplitude struje.

Fluktuacije struje u kolu su prisilne električne oscilacije koje nastaju pod djelovanjem primijenjenog naizmjeničnog napona.

Amplituda jačine struje je:

Ako se faze oscilacija struje i napona poklapaju, trenutna snaga naizmjenične struje jednaka je:

Prosječna vrijednost kvadratnog kosinusa tokom perioda je 0,5. Kao rezultat, prosječna snaga za period

Da bi se formula za izračunavanje snage izmjenične struje poklopila u obliku sa sličnom formulom za jednosmjernu struju (P = PR), uvodi se koncept efektivnih vrijednosti struje i napona. Iz jednakosti snaga dobijamo

Trenutna vrijednost jačine struje naziva se vrijednost, korijen 2 puta manji od vrijednosti njene amplitude:

Efektivna vrijednost jačine struje jednaka je jačini takve jednosmjerne struje pri kojoj je prosječna snaga oslobođena u vodiču u kolu naizmjenične struje jednaka snazi ​​oslobođenoj u istom vodiču u kolu jednosmjerne struje.

Efektivna vrijednost naizmjeničnog napona u korijenu je 2 puta manja od vrijednosti njegove amplitude:

Prosječna snaga naizmjenične struje kada se faze fluktuacije struje i napona poklapaju jednaka je proizvodu efektivnih vrijednosti struje i napona:

Otpor elementa električnog kola u kojem se električna energija pretvara unutrašnja energija, zvao aktivni otpor. Aktivni otpor dijela strujnog kola može se definirati kao količnik dijeljenja prosječne snage s kvadratom efektivne vrijednosti struje:

Aktivni otpor R je fizička veličina jednaka omjeru snage i kvadrata struje, koji se dobija iz izraza za snagu. Na niskim frekvencijama praktički ne ovisi o frekvenciji i podudara se s električnim otporom vodiča.

Neka je zavojnica spojena na kolo naizmjenične struje. Zatim, kada se jačina struje promijeni u skladu sa zakonom, u zavojnici se pojavljuje emf samoindukcije. Jer električni otpor zavojnica je nula, tada je EMF jednak minus naponu na krajevima zavojnice, stvoren od strane vanjskog generatora (??? Koji drugi generator???). Stoga promjena struje uzrokuje promjenu napona, ali s faznim pomakom . Umnožak je amplituda fluktuacija napona, tj. . Odnos amplitude kolebanja napona na zavojnici i amplitude strujnih fluktuacija naziva se induktivna reaktancija .

Neka postoji kondenzator u kolu. Kada se uključi, puni se četvrtinu perioda, zatim isprazni isto toliko, pa isto, ali sa promjenom polariteta. Kada se napon na kondenzatoru promijeni prema harmonijskom zakonu naboj na njegovim pločama je jednak . Struja u kolu nastaje kada se naboj promijeni: , slično kao kod zavojnice, amplituda strujnih oscilacija jednaka je . Vrijednost jednaka omjeru amplitude i jačine struje naziva se kapacitivnost .

AKTIVNA OTPORNOST. RMS STRUJA I NAPON Prijeđimo na detaljnije razmatranje procesa koji se dešavaju u kolu spojenom na izvor naizmjeničnog napona.

Trenutna snaga u cijeni sa otpornikom. Neka se krug sastoji od spojnih žica i opterećenja sa niska induktivnost i visok otpor R (sl. 4.10). Ova veličina, koju smo do sada zvali električni otpor ili jednostavno otpor, sada ćemo zvati aktivni otpor. Otpor R se naziva aktivnim jer kada postoji opterećenje koje ima ovaj otpor, kolo apsorbira energiju koja dolazi iz generatora. Ova energija se pretvara u unutrašnju energiju provodnika - oni se zagrijavaju. Pretpostavljamo da se napon na stezaljkama kola mijenja prema harmonijskom zakonu: u = U m cos t. Kao iu slučaju jednosmjerne struje, trenutna vrijednost struje je direktno proporcionalna trenutnoj vrijednosti napona. Stoga, da biste pronašli trenutnu vrijednost struje, možete primijeniti Ohmov zakon: U provodniku sa aktivnim otporom fluktuacije struje su u fazi sa fluktuacijama napona (slika 4.11), a amplituda jačine struje određena je jednakošću

Snaga u kolu sa otpornikom. U krugu naizmjenične struje industrijske frekvencije (v = 50 Hz), struja i napon se mijenjaju relativno brzo. Stoga, kada struja prolazi kroz provodnik, kao što je filament sijalice, količina oslobođene energije će se također brzo mijenjati s vremenom. Ali ne primjećujemo te brze promjene.

Po pravilu, moramo znati prosječnu strujnu snagu u dijelu strujnog kola tokom dugog vremenskog perioda, uključujući mnogo perioda. Da biste to učinili, dovoljno je pronaći prosječnu snagu za jedan period. Pod prosjekom za period, snaga naizmjenične struje podrazumijeva se kao omjer ukupne energije, ulazak u lanac za period, u period.

Snaga u DC krugu u dijelu s otporom R određena je formulom P = I 2 R. (4.18) Za vrlo kratak vremenski interval, naizmjenična struja se može smatrati gotovo konstantnom. Stoga je trenutna snaga u krugu naizmjenične struje u dijelu s aktivnim otporom R određena formulom P = i 2 R. (4.19) Nađimo prosječnu vrijednost snage za period. Da bismo to učinili, prvo transformiramo formulu (4.19), zamjenjujući izraz (4.16) za jačinu struje u nju i koristeći relaciju poznatu iz matematike Grafikon trenutne snage u odnosu na vrijeme prikazan je na slici 4.12, a. Prema grafikonu (slika 4.12, b.), tokom jedne osmine perioda, kada je , snaga u bilo kom trenutku veća od . Ali tokom sljedeće osmine perioda, kada je cos 2t< 0, мощность в любой момент времени меньше чем . Среднее за период значение cos 2t равно нулю, а значит равно нулю второе слагаемое в уравнении (4.20). Средняя мощность равна, таким образом, первому члену в формуле (4.20): RMS struja ivoltaža . Iz formule (4.21) se može vidjeti da je vrijednost prosječna vrijednost kvadratne jačine struje tokom perioda:

Vrijednost jednaka kvadratnom korijenu prosječne vrijednosti kvadrata struje naziva se efektivna vrijednost struje bez pojasa. Efektivni napon struje bez pojasa označen je sa I: RMS vrijednost izmjenične struje jednaka jačini takve jednosmjerne struje pri kojoj se ista količina oslobađa u vodiču toplina, kao i kod naizmjenične struje za isto vrijeme.

Efektivna vrijednost naizmjeničnog napona određuje se slično efektivnoj vrijednosti struje: Zamjenom vrijednosti amplitude struje i napona u formuli (4.17) njihovim efektivnim vrijednostima, dobijamo Ovo je Ohmov zakon za dio krug naizmjenične struje s otpornikom.

Kao i kod mehaničkih vibracija, u slučaju električnih vibracija, obično nas ne zanimaju vrijednosti struje, napona i drugih veličina u bilo kojem trenutku. Bitan Opće karakteristike fluktuacije, kao što su amplituda, period, frekvencija, efektivne vrijednosti struje i napona, prosječna snaga. To su efektivne vrijednosti struje i napona koje se bilježe ampermetrima i voltmetri naizmjenična struja.

Osim toga, efektivne vrijednosti su pogodnije od trenutnih vrijednosti i zato što direktno određuju prosječnu vrijednost AC snage P: P=I 2 R = U.I. Fluktuacije struje u kolu sa otpornikom su u fazi sa fluktuacijama napona, a snaga je određena efektivnim vrijednostima struje i napona.

Naizmjenična struja se procjenjuje po svom djelovanju, ekvivalentnom djelovanju jednosmjerne struje. aktivni otpor naziva se otpor provodnika, u kojem Električna energija nepovratno postaje unutrašnja. Neka se napon u kolu naizmjenične struje mijenja prema harmoničnom zakonu. Pod utjecajem naizmjeničnog električnog polja u vodiču nastaje naizmjenična struja čija se frekvencija i faza oscilacija poklapaju s frekvencijom i fazom oscilacija napona. Amplitudna vrijednost jačine struje jednaka je omjeru vrijednosti amplitude napona i otpora provodnika. Snaga struje jednaka je proizvodu struje i napona. Tada se aktivni otpor može definirati kao omjer snage izmjenične struje u dijelu strujnog kola prema kvadratu operativna snaga struja. Efektivna vrijednost sile struja je jačina jednosmjerne struje, zbog koje se u vodiču oslobađa ista količina topline u isto vrijeme kao i kod naizmjenične struje. Efektivnu vrijednost jačine struje možete pronaći kao omjer vrijednosti amplitude snage struje prema kvadratni korijen od dva. Efektivna vrijednost napona je također korijen od dva manji od njegove amplitudne vrijednosti.

Proučavajući prisilne mehaničke vibracije, upoznali smo se sa fenomenom rezonancija. Rezonancija se opaža kada se prirodna frekvencija oscilacija sistema poklapa sa frekvencijom promjene vanjske sile. Ako je trenje malo, tada se amplituda stabilnih prisilnih oscilacija naglo povećava u rezonanciji. Podudarnost tipa jednadžbi za opisivanje mehaničkih i elektromagnetskih oscilacija (dopušta nam da zaključimo da je rezonancija moguća i u električnom krugu, ako je ovaj krug oscilatorni krug s određenom frekvencijom prirodnog oscilovanja.

Prilikom mehaničkih vibracija, rezonancija je jasno izražena pri niskim vrijednostima koeficijenta trenja. U električnom kolu ulogu koeficijenta trenja obavlja njegov aktivni otpor R. Uostalom, prisustvo tog otpora u kolu dovodi do pretvaranja struje struje u unutrašnju energiju provodnika ( provodnik se zagreva). Stoga, rezonancija u električnom oscilatornom krugu mora biti jasno izražena malim aktivnim otporom R.

Već znamo da ako je aktivni otpor mali, tada je prirodna frekvencija cikličkih oscilacija u krugu određena formulom Jačina struje na prisilne vibracije treba dostići maksimalne vrijednosti kada je frekvencija naizmjeničnog napona primijenjenog na krug jednaka prirodnoj frekvenciji oscilatornog kruga: Rezonancija u električnom oscilatornom kolu naziva se fenomen naglog povećanja amplitude prisilnih oscilacija jačine struje kada se frekvencija vanjskog naizmjeničnog napona poklapa sa prirodnom frekvencijom oscilatornog kruga.

Amplituda struje u rezonanciji. Kao iu slučaju mehaničke rezonancije, pri rezonanciji u oscilirajućem krugu stvaraju se optimalni uslovi za dovod energije iz vanjskog izvora u kolo. Snaga u kolu je maksimalna kada je struja u fazi sa naponom. Ovdje postoji potpuna analogija sa mehaničkim vibracijama: pri rezonanciji u mehaničkom oscilatornom sistemu, vanjska sila (analogna naponu u kolu) je u fazi sa brzinom (analogno jakosti struje).

Ne odmah nakon uključivanja vanjskog naizmjeničnog napona, u kolu se postavlja rezonantna vrijednost jačine struje. Amplituda strujnih oscilacija postepeno raste - sve dok energija oslobođena tokom perioda na otporniku ne bude jednaka energije ulazak u kolo u isto vrijeme:

Dakle, amplituda stabilnih oscilacija jačine struje u rezonanciji određena je jednadžbom Na R 0, rezonantna vrijednost struje raste neograničeno: (I m) res. Naprotiv, s povećanjem R, maksimalna vrijednost jačine struje opada, a pri velikom R nema smisla govoriti o rezonanciji. Ovisnost amplitude struje o frekvenciji na različitim otporima (R 1< R 2 < R 3) показана на рисунке 4.19. Istovremeno sa povećanjem jačine struje u rezonanciji, naponi na kondenzatoru i induktoru naglo rastu. Ovi naponi sa velikim aktivnim otporom su mnogo puta veći od vanjskog napona.

Upotreba rezonancije u radio komunikacijama. Fenomen električne rezonancije se široko koristi u radio komunikacijama. Radio talasi iz različitih odašiljačkih stanica pobuđuju naizmjenične struje različitih frekvencija u anteni radio prijemnika, budući da svaka odašiljačka radio stanica radi na svojoj frekvenciji. Oscilatorno kolo je induktivno povezano sa antenom (slika 4.20). Zbog elektromagnetne indukcije u zavojnici petlje dolazi do naizmjeničnog EMF-a odgovarajućih frekvencija i prisilnih oscilacija jačine struje istih frekvencija. Ali samo pri rezonanciji oscilacije jačine struje u krugu i napona u njemu bit će značajne, tj. od oscilacija različitih frekvencija pobuđenih u anteni, krug bira samo one čija je frekvencija jednaka njegovoj vlastitoj frekvenciji. Podešavanje kruga na željenu frekvenciju obično se vrši promjenom kapacitivnosti kondenzator. Ovo se obično sastoji od podešavanja radija na određenu radio stanicu. Potreba da se uzme u obzir mogućnost rezonancije u električnom kolu. U nekim slučajevima, rezonancija u električnom kolu može uzrokovati veliku štetu. Ako krug nije dizajniran da radi u uvjetima rezonancije, tada njegova pojava može dovesti do nesreće.

Previše velike struje mogu pregrijati žice. Veliki naponi dovode do kvara izolacije.

Nesreće ove vrste često su se dešavale relativno nedavno, kada su imali lošu ideju o zakonima električnih oscilacija i nisu znali kako pravilno izračunati električna kola.

Kod prisilnih elektromagnetnih oscilacija moguća je rezonancija - oštro povećanje amplitude strujnih i naponskih oscilacija kada se frekvencija vanjskog naizmjeničnog napona poklapa s frekvencijom prirodnog oscilovanja. Sva radio komunikacija zasniva se na fenomenu rezonancije.

Proučavanje krugova naizmjenične struje s aktivnim, kapacitivnim i induktivnim otporom odvija se sljedećim logičnim redoslijedom: prvo se daje koncept jedne ili druge vrste otpora u AC kolu (poređenje s njegovim ponašanjem u DC kolu), zatim fazni odnosi , formula odgovarajućeg otpora, transformacije energije u kolu koje sadrži samo aktivni, kapacitivni ili induktivni otpor. Redoslijed proučavanja otpora u krugu naizmjenične struje može biti nešto drugačiji. Koncept efektivne vrijednosti struje i napona može se uvesti na sljedeći način: prvo se izvodi izraz za izračunavanje trenutnih vrijednosti snage na aktivnom otporu, odavde se nalazi prosječna vrijednost snage za period i ona je saznao to je prosječna vrijednost kvadrata struje tokom perioda. Uvodi se definicija: kvadratni korijen ove vrijednosti naziva se efektivna vrijednost naizmjenične struje. Naziv je dobio zbog činjenice da kada takva struja prođe kroz dio s aktivnim otporom, snaga se oslobađa

Ista snaga se oslobađa u DC kolu, čija je vrijednost jednaka efektivnoj vrijednosti naizmjenične struje. Dakle, efektivna vrijednost naizmjenične struje je vrijednost jednosmjerne struje, koja u otporniku R oslobađa istu količinu topline kao i naizmjenična struja. Vrlo je važno napomenuti da su vage električnih mjernih instrumenata, za mjerenje varijabli sa

Strujni i naponski muljevi su precizno kalibrirani u efektivnim vrijednostima ovih količina. Razmatranje kola naizmjenične struje s mješovitim otporom počinje eksperimentom - napon se mjeri na svakom od serijski spojenih elemenata kola (lampa, zavojnica i kondenzatorska baterija) spojenih na izvor naizmjeničnog napona. Obratite pažnju na sljedeće eksperimentalne činjenice: 1. Ukupni napon nije jednak zbiru napona u pojedinim sekcijama, kao što je bio slučaj za jednosmjerna kola. 2. Napon u presjeku, koji uključuje zavojnicu i kondenzator, nije jednak zbiru, već razlici napona na svakom od njih posebno. Ovaj rezultat mogu objasniti sami studenti; oni znaju da u induktivnosti napon prednjači struju za π/2, a u kapacitivnosti isto toliko zaostaje za njom. Budući da je trenutna vrijednost jačine struje u kolu svuda ista, jasno je da se fluktuacije napona na induktivnosti i kapacitivnosti javljaju s faznim pomakom jednakim π, odnosno njihove faze su suprotne. 3. Ukupni otpor kola je manji od zbira svih otpora uključenih u njega (aktivni, induktivni i kapacitivni). Učenike je potrebno uvjeriti da što je manji fazni pomak između struje i napona, veći dio snage dovedene u kolo koristi se korisno, nepovratno se pretvara u druge oblike energije. Zatim razmotrite uređaj i rad transformatora. Na primjeru jednofaznog transformatora prikazano je njegovo djelovanje (podizanje i snižavanje napona) i uređaj. Prvo se razmatra stanje mirovanja, a zatim napunjeni transformator. Preporučljivo je koristiti reostat kao opterećenje, jer im je lakše promijeniti opterećenje. Oni pokazuju da kako se opterećenje povećava, strujni mulj u sekundarnom i primarnom namotaju transformatora. Studentima se nudi da objasne povećanje jačine struje u primarnom kolu sa energetske tačke gledišta (povećanje potrošnje energije na opterećenju prirodno bi trebalo da bude praćeno povećanjem potrošnje energije primarnog namotaja iz generatora). Za proučavanje elektromagnetskih oscilacija naširoko se koristi školski uređaj - školski generator zvuka GZSH. Pokriva opseg generisanih frekvencija sinusoidnih oscilacija od 20 do 20000 Hz sa opsezima: "X1" (od 20 do 200 Hz), "X10" (od 200 do 2000 Hz), "X100" (od 2000 do 2000 Hz20 ), napaja se iz mreže 220 V. Na prednjoj ploči generatora nalazi se prekidač za uključivanje generatora na mrežu, signalna lampica, podopseg prekidač za tri fiksna položaja sa oznakom "X1", "X10", "X100", disk s neujednačenom skalom podjele (od 20 do 200) s promjenjivim otpornikom koji vam omogućava promjenu amplitude izlaznog signala, izlazni terminali dizajnirani za povezivanje krugova s ​​različitim otporima (5, 600, 5000 oma) . Ako eksperimenti zahtijevaju frekvencije od 20 - 200 Hz, tada se prekidač postavlja u položaj "X1", ako 200 - 2000 Hz - u položaj "X10", a za frekvencije od 2000 - 20000 Hz, u položaj "X100". se koristi. Glatko podešavanje frekvencije vrši se okretanjem diska. Ispravljači VUP-1 i VUP-2 su takođe u širokoj upotrebi. VUP-2 je dizajniran da obezbedi napajanje demonstracionim jedinicama u eksperimentima sa električnom energijom. Specifikacije: Uređaj vam omogućava da dobijete na izlaznim terminalima: ispravljeni napon 350V pri maksimalnoj struji od 220mA; konstantni filtrirani napon 250V pri maksimalnom opterećenju 50mA; podesivi napon od 0 do 250V DC do 50mA; podesivi napon od 0 do +100V i od 0 do -100V DC do 10mA; napon 6.3V AC do 3A. Još jedan izvor napajanja bez kojeg je gotovo nemoguće izvesti mnoge eksperimente na RNS struji. Školski regulator napona je dizajniran za nesmetanu regulaciju napona jednofazne naizmjenične struje frekvencije 50 Hz, prilikom izvođenja laboratorijskih i demonstracionih eksperimenata u fizičkim učionicama škola. Uređaj je spojen na mrežu izlaznim kablom. Uređaj se može priključiti na mrežu napona od 127 i 220V. Radni napon se uzima sa stezaljki označenih "Izlazni napon". U svrhu ispravnog rada regulatora napona, pasoš uređaja sadrži tabelu dozvoljenih vrijednosti ​​električne snage opterećenja regulatora pri različitim naponima koji se dovode do opterećenja, te pri mrežnim naponima od 127 i 220V. Voltmetar ugrađen u regulator napona ima neujednačenu skalu. Pouzdano očitavanje može se izvršiti samo na 50V. Ako je potrebno ukloniti niže napone iz regulatora, potrebno je paralelno sa izlaznim stezaljkama priključiti dodatni voltmetar sa odgovarajućom granicom mjerenja. Regulator napona se može koristiti i za povećanje i smanjenje naizmeničnog napona, uz razne demonstracione i laboratorijske eksperimente.Za vizuelni prikaz elektromagnetnih oscilacija koriste se školski osciloskopi ODSH-2 i OESH-70. Osciloskopi se najčešće koriste za proučavanje periodičnih procesa, kao i za proučavanje strujno-naponskih karakteristika diode i triode, petlje histereze, itd. U najjednostavnijem slučaju, osciloskop se sastoji od četiri bloka: bloka katodne cijevi CRT , GR sweep generator, pojačalo proučavanog signala US i blok PSU napajanje. Glavni element prvog bloka je katodna cijev, na čijem ekranu se formira slika signala koji se proučava (oscilogram). HH filament zagreva katodu K, sa čije površine lete elektroni. Elektroni, prolećući kroz otvore kontrolne elektrode, cilindra za fokusiranje FC i anode A, kao i između XX i CU ploča, udaraju u ekran i izazivaju njegovo usijavanje. Promjenom razlike potencijala između katode i kontrolne elektrode možete promijeniti broj elektrona u snopu, a to vam omogućava da prilagodite svjetlinu slike na ekranu. Što je veći modul negativnog potencijala na kontrolnoj elektrodi u odnosu na katodu, manje elektrona će proći kroz kontrolnu elektrodu i stići do anode. Osciloskop je opremljen dugmetom za "osvetljenje" za kontrolu protoka elektrona u snopu. Električno polje između cilindra za fokusiranje i anode može fokusirati divergentni snop elektrona. Obično se na prednjem zidu montiraju mrežni prekidač, signalno svjetlo, terminali "Input Y", "Input X" i razdjelnik ulaznog signala. Na bočnom panelu se nalaze kontrolna dugmad za elektronski snop, "Sinhronizacija", "Int. - iz mreže - eksterno", "Gain", dugmad za pomeranje, "Rasponi 0, 30, 150, 500 Hz, 2, 8, 16 kHz", "Glatka frekvencija", kao i dugmad za pojačavanje signala "Gain U", " Pojačanje X. Osciloskop ODSH-2 razlikuje se od OESh-70 po dizajnu i izgledu. Prednja ploča prikazuje ne samo ekran katodne cijevi, već i glavna kontrolna dugmad. Gornji red dugmadi je dizajniran da kontroliše elektronski snop: "Osvetljenost", "Fokus", "Gore-Dole", "Levo-Desno". U drugom redu, na vrhu su kontrolna dugmad Pojačala U i razdjelnik napona 1:1, 1:10, 1:30, 1:1OO, 1:1000, kao i mrežni prekidač sa signalnom lampicom. U trećem redu odozgo nalaze se dugmad i dugmad generatora sweep-a: „Frekvencija glatko“, „Uključeno. 1, 2, 3, 4", "Pojačanje X". Prekidač na dugme vam omogućava da promenite napon pile sa frekvencijom od 20 Hz do 20 kHz. Sweep generator radi samo kada se pritisne dugme "On". U donjem redu nalaze se terminali "Input U", "Input X", "Ext. sinhronizacija", dugmad za sinhronizaciju "Ext.", "Int." i dugme za merenje vremena. Na bočnoj ploči osciloskopa ODSH-2 prikazana su kontrolna dugmad za dvokanalni prekidač sa dva ulaza. Prekidač vam omogućava da istovremeno posmatrate signale iz dva izvora naizmenične struje na ekranu osciloskopa. Ako su frekvencije izvora iste, onda se dobijeni oscilogrami mogu koristiti za procjenu faznog pomaka primijenjenih signala. Na primjer, jednom ulazu se može dati signal proporcionalan naponu na kondenzatoru, a drugom ulazu je proporcionalan struji koja teče kroz kondenzator. Zatim na ekranu osciloskopa možete uočiti dvije sinusoide pomaknute u fazi za 90 °. Koristeći prekidač, možete uporediti frekvenciju signala koji se proučava sa standardnom frekvencijom ako se ti signali razlikuju po frekvenciji. Na stražnjem zidu osciloskopa ODSH-2 i OESh-70 postavljene su utičnice koje vam omogućavaju da primijenite proučavani signal direktno na ploče katodne cijevi. Mogućnost primjene ispitivanog signala direktno na ploče omogućava korištenje osciloskopa i za DC kola. Primenom signala konstantnog napona na XX (ili YU) ploče sa isključenim skeniranjem, može se posmatrati pomeranje svetleće tačke horizontalno (ili vertikalno), a odstupanje ove tačke je proporcionalno primenjenom naponu. Stoga se osciloskop može koristiti kao voltmetar sa velikim unutrašnjim otporom. Za pojačavanje elektromagnetnih oscilacija koriste se niskofrekventna pojačala. Pojačalo niske frekvencije je elektronski uređaj. Dizajniran da pojača električne vibracije zvučne frekvencije od 20 Hz do 20 kHz. Obično se pojačalo sastoji od nekoliko blokova: naponskog pretpojačala, pojačala snage, odgovarajućeg izlaznog transformatora i napajanja. Za škole se proizvode pojačala različitog dizajna i različitog izgleda. ULF-3 pojačalo na prednjoj ploči ima dugme za kontrolu jačine zvuka i signalnu lampicu. Dugme za kontrolu jačine zvuka takođe uključuje i isključuje mrežu. U krajnjem lijevom položaju dugmeta, kada se okrene suprotno od kazaljke na satu, uređaj se isključuje. Uključivanje se vrši okretanjem dugmeta u smeru kazaljke na satu nakon klika. Pošto je pojačalo sastavljeno na elektronskim cevima, počinje da radi nakon što se zagreju. Na bočnom zidu su montirana tri ulazna utičnica: za povezivanje M - mikrofona, AD - adaptera, L - linije. Donje utičnice su spojene na tijelo uređaja. Na zadnjem zidu se nalaze dva para utičnica: Gr - za povezivanje zvučnika (izlaz niskog otpora) i L - izlaz visokog otpora. Tu je i utičnica za strujni kabl sa utikačem i oktalnom tablom u koju je umetnut specijalni utikač sa osiguračem (0,5 A) za mrežu napona 220 V. Utikač se može ugraditi u dva položaja: "220 V" i "127 V". ULF-5 pojačalo je sastavljeno na tranzistorima. Na prednjoj ploči pojačala nalazi se prekidač za napajanje sa indikatorskom lampicom, izlazni priključak, ulazni priključak za mikrofon i pickup, konektor za mikrofon, dugmad za kontrolu tona za niske i visoke frekvencije, dugme za nivo signala, indikator preopterećenja. Na zadnjem zidu se nalazi utičnica za strujni kabl sa utikačem i osiguračem (0,5 A). Signali se mogu unositi na ulaz pojačala ne samo iz mikrofona i pickup-a, već i iz drugih senzora električnih oscilacija napona od nekoliko milivolti do volti (signali iz elemenata kola naizmjenične struje, generatora zvuka itd. .). Na izlaz pojačala se može priključiti ne samo zvučnik, već i drugi uređaji: osciloskop, mjerači naizmjenične struje, slušalice, itd. Snaga koju pojačalo troši nije veća od 40 W, izlaz je oko 5 W. Za vrijeme rada pojačala zabranjeno je mijenjati osigurač, rastavljati i popravljati uređaj priključen na mrežu. Pojačalo na vertikalnoj ploči uključeno je u set demonstracionih uređaja za radiotehniku. Na lijevoj strani su postavljene univerzalne ulazne stezaljke za pojačalo. Prva lampa radi u načinu pojačanja napona, druga - kao pojačalo snage. U anodnom krugu druge svjetiljke uključen je odgovarajući transformator, čiji je sekundarni namotaj spojen na terminale niskog i visokog izlaznog napona. Tri donja terminala služe za povezivanje napajanja iz VUP-2, dva donja terminala se napajaju AC naponom od 6,3 V za napajanje žarulja sa žarnom niti, a srednji i treći odozdo se napajaju istosmjernim naponom od 250 V za anodni krug lampe, a treći od donje stezaljke se napaja pozitivnim potencijalom. Priključivanje napajanja i montaža instalacija sa pojačalom na panelu je zabranjeno kada je ispravljač VUP-2 priključen na mrežu. U demonstracionim instalacijama, prednost treba dati ULF-5 pojačalu.

Aktivni (omski) otpor u AC krugovima naziva se otpor, u kojem se odvija nepovratan proces pretvaranja električne energije u neki drugi oblik, na primjer, u toplinu. Ovaj otpor ovisi o materijalu vodiča, njegovoj veličini i obliku. Za vodič homogenog sastava sa konstantnim poprečnim presjekom S i dužina l otpor se izračunava po formuli R= r , gdje je r- otpornost, koji karakteriše materijal provodnika, zavisi od temperature: r = r 0 (1 + a tº) . Dakle, aktivni otpor zavisi i od temperature provodnika.

U kolu naizmjenične struje koji sadrži aktivni otpor, kao u slučaju istosmjerne struje, ispunjen je Ohmov zakon, koji se može primijeniti na trenutne, amplitudne i efektivne vrijednosti struje i napona:

U kolu sa aktivnim otporom fluktuacije struje i napona su u fazi, tj. dostižu svoje maksimalne i minimalne vrijednosti u isto vrijeme.

Slika 2 prikazuje dijagram strujnog kola sa aktivnim otporom ( a), grafikoni napona i struje ( b), vektorski dijagram ( in):

Sve teme u ovoj sekciji:

Proračun direktnih grešaka mjerenja
Neka se izvrši n mjerenja neke veličine X. Kao rezultat, dobije se niz vrijednosti ove veličine: Najvjerovatnija

Proračun indirektnih grešaka mjerenja
Neka je željena vrijednost Z funkcija dvije varijable: X i Y, tj. Z=f(x, y). Utvrđeno je da je apsolutna greška funkcije y=f(x) jednaka umnošku

Mikrometar
Sl.3 Instrument za linearno mjerenje

OPIS INSTALACIJE
Fizičko klatno (slika 2) sastoji se od pravokutnog metalnog tijela sa izrezima. Osa rotacije je ivica nagrade

PRAKTIČNI DIO
Metode za određivanje mehaničkih svojstava bioloških tkiva slične su metodama za određivanje ovih svojstava za tehničke materijale. At eksperimentalne studije elastična svojstva koštanog tkiva

HIDRODINAMIKA I REOLOGIJA
TEORIJA Strujni vodovi i cijevi. Jednačina kontinuiteta mlaza

Faktor viskoznosti
Viskoznost je jedan od najvažnijih fenomena koji se uočava tokom kretanja realnog fluida. Sve stvarne tečnosti (i gasovi) imaju određeni stepen viskoziteta ili unutrašnjeg trenja.

Koncept Reynoldsovog broja
Fluid koji teče kroz cilindričnu cijev poluprečnika R može se predstaviti kao podijeljen na koncentrične slojeve (slika 1.

Određivanje koeficijenta viskoznosti Stokesovom metodom
Uređaji i pribor: stakleni cilindar sa prstenastim oznakama, test tečnost, peleti, mikrometar, štoperica, lenjir, termometar. engleski fizičar i matematičar Stokes

Merenje viskoziteta tečnosti Hess viskozimetrom
Instrumenti i pribor: Hess viskozimetar, referentna tečnost - destilovana voda, test tečnost, vata, alkohol. Hess viskozimetar vam omogućava mjerenje

PROUČAVANJE APARATA ZA GALVANIZACIJU
Svrha rada: proučavanje djelovanja jednosmjerne struje na tkiva i organe, medicinske metode - galvanizacija, terapeutska elektroforeza, uređaj i princip rada aparata za cinkovanje

HARMONIC AC
Svrha rada: odrediti induktivnost zavojnice, kapacitivnost kondenzatora; eksperimentalno provjeriti Ohmov zakon kompletan lanac naizmjenična struja. Instrumenti i pribor

AC induktivnost
Razmotrimo kolo naizmjenične struje u kojem je uključen zavojnica s induktivnošću L (slika 3, a). Neka se napon u kolu mijenja po zakonu u=Umsi

AC kapacitet
Razmotrimo krug naizmjenične struje u koji je uključen kondenzator C (slika 4, a).

AC krug sa aktivnim, induktivnim
i kapacitivni otpori Razmotrimo osnovne omjere električnih veličina u kolu naizmjenične struje s induktivnošću, kapacitivnošću i aktivnim otporom,

impedansa tjelesnog tkiva
Tkiva tijela su električna svojstva heterogeno okruženje. Organske tvari (proteini, masti, ugljikohidrati itd.), koje čine guste dijelove tkiva, su dielektrici.

Katodna cijev
Katodna cijev je glavni radni element osciloskopa. Ona je predstavljala

Zapamtite!
Kulonova sila za negativne čestice usmjerena je protiv vektora jakosti električnog polja koji je tangentan na linija polja! Mogućnost izletanja elektrona iz modulatora

Sistem otklonskih ploča
Ovaj sistem sastoji se od dva para međusobno okomitih ploča: YY i XX. Snop elektrona, krećući se u električnom polju ploča, odstupa prema ploči, čiji je potencijal postavljen na

Sweep Generator
Princip rada pilastog generatora

Vertikalna ulazna osjetljivost osciloskopa na AC napon
Jedan od glavnih parametara katodnih cijevi je osjetljivost. Osetljivost pokazuje koliko se milimetara pomera

Elektronski osciloskop
Priključite uređaj na električnu mrežu (220V), ostavite da se zagrije 3 minute. 2. Isključite generator sweep-a postavljanjem dugmeta "Raspon frekvencije" u položaj "0". 3. Fokusirajte elektron

PROUČAVANJE UREĐAJA NISKOFREKVENCIJSKE TERAPIJE
Svrha rada: upoznavanje sa aparatom za niskofrekventnu terapiju, proučavanje mehanizma djelovanja njegovih impulsnih struja na tjelesna tkiva, određivanje perioda

POSTUPAK RADA
1. Sastavite radni dijagram toka

INDUKTOTERMIJA
Metoda fizioterapije, koja se zasniva na uticaju naizmenične visoke frekvencije magnetsko polje(n~107 Hz), Polje indukuje vrtloge u tkivima električne struje, energija

UHF TERAPIJA
Metoda fizioterapije zasnovana na izlaganju naizmjeničnom električnom polju ultravisoke frekvencije (n ~ 107 Hz). Glavni efekat je zagrevanje površinskog i dubokog ležišta

MIKROTALASNA TERAPIJA
Metoda fizioterapije, koja se zasniva na uticaju na tkiva tela elektromagnetnih talasa frekvencije od ~108 Hz (CMW-centimetarska terapija) i frekvencije od ~109 Hz (UHF-decimetar

DJELOVANJE VARIJABLE ELEKTRIKE
UHF POLJA NA ELEKTROLITIMA Joni elektrolita vrše prisilne oscilacije sa frekvencijom polja pod uticajem UHF električnog polja. U ovom slučaju, struja provodljivosti se povećava, a energija električne energije

UHF POLJA NA DIELEKTRIKU
Zamislite dielektrik u naizmjeničnom UHF električnom polju. U pravom dielektriku postoji mala struja provodljivosti i orijentacijska polarizacija molekula. To dovodi do apsorpcije isporučenog en

PROUČAVANJE RADA SENZORA
Svrha rada: 1. Proučavanje žičanog mjerača otpornog na naprezanje i dobivanje njegovih karakteristika. 2. Studija temperaturnog senzora - termoelementa.

Senzori generatora
Razmotrite termoelement, piezoelektrični senzor i indukcijski senzor kao senzore generatora. Termopar Termoparovi su termoelektrični

Parametrijski senzori
Primjeri su kapacitivni, induktivni, otporni senzori. Kapacitivni senzor Kao primjer, može se koristiti, na primjer, pločasti kondenzator. Kapacitet C

Biomedicinski informacioni senzori
Senzori medicinskih i bioloških informacija pretvaraju biofizičke i biohemijske količine u električne signale, "prevode" informacije sa "fiziološkog jezika" tijela u jezik

Studija merača naprezanja
Žičani mjerač naprezanja (sl. 5.) izrađen je od tankog konstantana pr

Proučavanje temperaturnih senzora
U ovom radu se kao temperaturni senzor koristi termoelement.

Žižna daljina
sočivo - nekoliko milimetara, okular - nekoliko centimetara. Šema optički sistem mikroskop i tok zraka u njemu prikazani su na sl.1. Odnosno

Rezolucija mikroskopa
Tehnički je moguće napraviti optičke mikroskope, čiji će objektivi i okulari dati ukupno povećanje od 1500-2000 i više. Međutim, to je nepraktično, jer postoji sposobnost razlikovanja sitni dijelovi pre

Korisno uvećanje mikroskopa ograničeno je njegovom rezolucijom i rezolucijom oka.
Razlučivost oka karakterizira najmanji kut gledanja pod kojim ljudsko oko još uvijek odvojeno razlikuje dvije točke objekta. Ograničeno je difrakcijom na zjenici i udaljenosti

Neke uobičajene i posebne metode optičke mikroskopije
1. Metoda svijetlog polja u propuštenoj svjetlosti. Najčešća metoda za ispitivanje prozirnih obojenih i neobojenih objekata. Subjekt je osvijetljen odozdo i pojavljuje se u boji

POSTUPAK RADA
1. Debljinu žice d izmjerite mikrometrom pet puta. Podatke uneti u tabelu 1. 2. Izračunati srednju vrednost prečnika, h

FIZIČKE OSNOVE ELEKTROKARDIOGRAFIJE
Svrha rada: proučiti princip rada elektrokardiografa, snimanje elektrokardiograma i njegovu analizu. Uređaji i pribor: elektrokardiograf.

POSTUPAK RADA
1. Uzemljite instrument. 2. Postavite sve kontrole (prekidači, dugmad, itd.) u njihov prvobitni položaj. 3. Uključite uređaj u mreži. četiri.

Ako AC krug sadrži samo otpornik R (sijalicu sa žarnom niti, električni grijač, itd.), na koji se primjenjuje naizmjenični sinusni napon i (Sl. 1-5, a):

tada će struja i u krugu biti određena vrijednošću ovog otpora:

gdje je amplituda struje; u ovom slučaju, struja i i napon i poklapaju se u fazi. Obje ove veličine, kao što se može vidjeti, mogu se prikazati na vremenskim (sl. 1-5, b) i vektorskim (1-5, c) dijagramima. Sada ustanovimo kako se snaga mijenja u bilo kojem trenutku - trenutna snaga, koja karakterizira brzinu konverzije električne energije u druge vrste energije u ovog trenutka vrijeme

gdje je IU proizvod efektivnih vrijednosti struje i napona.

Iz dobivenog slijedi da snaga tokom perioda ostaje pozitivna i pulsira na dvostrukoj frekvenciji. Grafički, ovo se može prikazati kao što je prikazano na slici 1-6. U ovom slučaju, električna energija se nepovratno pretvara, na primjer, u toplinu, bez obzira na smjer struje u krugu.

Osim trenutne vrijednosti snage, razlikuje se i prosječna snaga za period:

ali pošto je drugi integral jednak nuli, konačno imamo:

Prosječna snaga naizmjenične struje za određeni period naziva se aktivna snaga, a otpor koji joj odgovara naziva se aktivnim.

Prosječna snaga i aktivni otpor povezani su s nepovratnom konverzijom električne energije u druge oblike energije. Aktivni otpor električnog kola nije ograničen na

otpor provodnika u kojima se električna energija pretvara u toplotu. Ovaj koncept je mnogo širi, budući da je prosječna snaga električnog kola jednaka zbroju snaga svih vrsta energije primljenih iz električne energije u svim dijelovima kola (toplotnom, mehaničkom, itd.).

Iz dobijenih relacija proizilazi da

što je matematička notacija Ohmovog zakona za AC kolo sa aktivnim otporom.

Razmotrimo kolo (slika 140) koje se sastoji od otpora r. Radi jednostavnosti zanemarimo utjecaj induktivnosti i kapacitivnosti.

Sinusoidni napon se primjenjuje na terminale kola

Kao što slijedi iz posljednjeg izraza, oblik Ohmovog zakona za AC krug koji sadrži otpor je isti kao i za jednosmjerno kolo. Osim toga, Ohmov zakon pokazuje proporcionalnost između trenutne vrijednosti napona i trenutne vrijednosti struje. Iz toga slijedi da su u kolu naizmjenične struje koji sadrži otpor r napon i struja u fazi. Na Sl. 141 su krive napona i struje i vektorski dijagram za krug koji se razmatra, sa dužinama vektora koji pokazuju efektivne vrijednosti napona i struje. Otpor provodnika naizmjeničnu struju je nešto veći od njihovog otpora na istosmjernu struju. To je zbog površinskog efekta, čija je suština opisana u 87. Stoga se otpor provodnika naizmjeničnu struju naziva aktivnim. Takođe se označava slovom r.

U kolu prikazanom na sl. 140, primijenjeni vanjski napon je uravnotežen padom napona u otporu r, koji se naziva aktivni pad napona i označava se sa U a

Trenutna vrijednost snage u krugu koji se razmatra jednaka je proizvodu trenutnih vrijednosti napona i struje:

Na Sl. 142 prikazuje trenutnu krivu snage za jedan period. Iz crteža se vidi da snaga nije konstantna vrijednost, pulsira na dvostrukoj frekvenciji.

Prosječna vrijednost snage za period ili jednostavno prosječna snaga označena je slovom P i može se odrediti formulom, čiji dokaz ne dajemo:

Gdje je fazni ugao između napona i struje.

Prosječna snaga se također naziva aktivnom snagom. Ova formula aktivne snage vrijedi za sve AC krugove.

Za otporno kolo, napon i struja su u fazi. Dakle, ugao je nula, a cos=1. Za aktivnu snagu dobijamo:

To jest, formula snage za AC krug sa aktivnim otporom je ista kao formula snage za DC krug. Svi provodnici imaju aktivni otpor. U krugu naizmjenične struje, niti žarulja sa žarnom niti, spirale električnih grijača i reostata, lučne svjetiljke, posebni bifilarni namoti i ravni vodiči kratke dužine imaju praktički samo jedan aktivni otpor.