Zorlanmış Elektromanyetik Salınımlar

Zorlanmış elektromanyetik salınımlar akım ve voltajdaki periyodik değişiklikler denir elektrik devresi harici bir kaynaktan gelen değişken bir EMF'nin etkisi altında meydana gelir. Jeneratörler, elektrik devrelerinde harici bir EMF kaynağıdır. alternatif akım enerji santrallerinde çalışıyor.

Alternatörün çalışma prensibini, manyetik alanda dönen bir tel çerçevesi göz önüne alındığında göstermek kolaydır.

B indüksiyonlu düzgün bir manyetik alana, iletkenlerden (abсd) oluşan dikdörtgen bir çerçeve yerleştiririz.

Çerçevenin düzlemi B manyetik alanının indüksiyonuna dik olsun ve alanı S'ye eşit olsun.

t 0 \u003d 0 anındaki manyetik akı, Ф \u003d V * 8'e eşit olacaktır.

Çerçevenin OO 1 ekseni etrafında w açısal hızıyla düzgün bir dönüşü ile, çerçeveye giren manyetik akı yasaya göre zamanla değişecektir:

Manyetik akıdaki bir değişiklik, EMF çerçevesinde şuna eşit bir indüksiyon uyarır:

burada E 0 \u003d VSw, EMF'nin genliğidir.

Kayma halkaları ve yanlarında kayan fırçalar yardımıyla çerçevenin uçlarını bir elektrik devresi ile bağlarsak, o zaman harmonik bir yasaya göre zamanla değişen indüksiyon EMF'nin etkisi altında, zorlanmış harmonik akım salınımları olacaktır. elektrik devresinde meydana gelir - alternatif akım.

Uygulamada, sinüzoidal bir EMF, çerçeveyi manyetik bir alanda döndürerek değil, stator içinde bir mıknatıs veya elektromıknatıs (rotor) döndürerek uyarılır - yumuşak manyetik malzemenin çekirdeklerine sarılmış sabit sargılar. Bu sargılarda, kayma halkaları kullanarak gerilim gidermeyi önlemeyi mümkün kılan değişken bir EMF vardır.

Alternatif akım

Alternatif akım devresinde bulunan bir iletkende meydana gelen süreçleri düşünün.

İletkenin endüktansı, alternatif akım devresine dahil edildiğinde, dış elektrik alanına kıyasla endüksiyon alanları ihmal edilebilecek kadar küçükse, iletkendeki elektrik yüklerinin hareketi yalnızca harici Elektrik alanı yoğunluğu, iletkenin uçlarındaki voltajla orantılıdır.

U = U m cos wt harmonik yasasına göre voltaj değiştiğinde, iletkendeki elektrik alan şiddeti de aynı yasaya göre değişir.

Alternatif bir elektrik alanının etkisi altında, iletkende, salınımların frekansı ve fazı voltaj salınımlarının frekansı ve fazı ile çakışan alternatif bir elektrik akımı ortaya çıkar:

i, akım gücünün anlık değeridir, I m, akım gücünün genlik değeridir.

Bir devredeki akım dalgalanmaları, uygulanan bir alternatif voltajın etkisi altında meydana gelen zorlanmış elektrik salınımlarıdır.

Akım gücünün genliği:

Akım ve voltajın salınımlarının fazları çakışırsa, alternatif akımın anlık gücü şuna eşittir:

Dönem boyunca kare kosinüsün ortalama değeri 0,5'tir. Sonuç olarak, dönem için ortalama güç

Alternatif akımın gücünü hesaplama formülünün, doğru akım için benzer bir formülle (P \u003d PR) formda çakışması için, akım ve voltajın etkin değerleri kavramı tanıtılır. Elde ettiğimiz güç eşitliğinden

Mevcut gücün mevcut değerine, genlik değerinden 2 kat daha az kök olan değer denir:

Akım gücünün etkin değeri, bir alternatif akım devresinde bir iletkende salınan ortalama gücün, bir doğru akım devresinde aynı iletkende salınan güce eşit olduğu böyle bir doğru akımın gücüne eşittir.

Kökteki alternatif voltajın etkin değeri, genlik değerinden 2 kat daha azdır:

Akım ve voltaj dalgalanmalarının fazları çakıştığında ortalama AC gücü, akım ve voltajın etkin değerlerinin ürününe eşittir:

Elektrik enerjisinin dönüştürüldüğü bir elektrik devresinin bir elemanının direnci içsel enerji, aranan aktif direnç. Bir devre bölümünün aktif direnci, ortalama gücün etkin akım değerinin karesine bölünmesiyle elde edilen bölüm olarak tanımlanabilir:

Aktif direnç R, güç ifadesinden elde edilen, gücün akımın karesine oranına eşit fiziksel bir miktardır. Düşük frekanslarda, pratik olarak frekansa bağlı değildir ve iletkenin elektrik direnci ile çakışır.

Bir bobinin alternatif akım devresine bağlanmasına izin verin. Daha sonra, akım gücü yasaya göre değiştiğinde, bobinde kendi kendine indüksiyon emk belirir. Çünkü elektrik direnci bobin sıfır ise, EMF, harici bir jeneratör tarafından oluşturulan bobinin uçlarındaki eksi voltaja eşittir (??? Başka hangi jeneratör ???). Bu nedenle, akımdaki bir değişiklik voltajda bir değişikliğe neden olur, ancak bir faz kayması ile . Ürün, voltaj dalgalanmalarının genliğidir, yani. . Bobin üzerindeki voltaj dalgalanmalarının genliğinin akım dalgalanmalarının genliğine oranına endüktif reaktans denir. .

Devrede bir kondansatör olsun. Açıldığında, periyodun dörtte biri için şarj olur, sonra aynı miktarı, sonra aynı şeyi boşaltır, ancak polaritede bir değişiklikle. Kondansatör üzerindeki voltaj harmonik yasaya göre değiştiğinde plakalarındaki yük eşittir. Devredeki akım, yük değiştiğinde meydana gelir: , bir bobindeki duruma benzer şekilde, akım salınımlarının genliği eşittir . Genliğin akım gücüne oranına eşit değere kapasitans denir. .

AKTİF DİRENÇ. RMS AKIM VE GERİLİM Alternatif bir voltaj kaynağına bağlı bir devrede meydana gelen süreçlerin daha ayrıntılı bir değerlendirmesine geçelim.

Bir dirençle fiyattaki mevcut güç. Devrenin bağlantı tellerinden ve bir yükten oluşmasına izin verin. düşük endüktans ve yüksek dirençli R (Şekil 4.10). Şimdiye kadar elektriksel direnç veya basitçe direnç olarak adlandırdığımız bu miktar, şimdi aktif direnç olarak adlandırılacaktır. Direnç R aktif olarak adlandırılır çünkü bu dirence sahip bir yük olduğunda devre jeneratörden gelen enerjiyi emer. Bu enerji iletkenlerin iç enerjisine dönüştürülür - ısınırlar. Devre terminallerindeki voltajın harmonik yasaya göre değiştiğini varsayıyoruz: u = U m cos t. Doğru akım durumunda olduğu gibi, akımın anlık değeri, voltajın anlık değeri ile doğru orantılıdır. Bu nedenle akımın anlık değerini bulmak için uygulayabilirsiniz. Ohm yasası: Aktif dirençli bir iletkende, akım dalgalanmaları voltaj dalgalanmaları ile aynı fazdadır (Şekil 4.11) ve akım gücünün genliği eşitlik ile belirlenir.

Dirençli bir devrede güç. Alternatif bir endüstriyel frekans devresinde (v \u003d 50 Hz), akım ve voltaj nispeten hızlı bir şekilde değişir. Bu nedenle, bir ampulün filamanı gibi bir iletkenden akım geçtiğinde, açığa çıkan enerji miktarı da zamanla hızla değişecektir. Ancak bu hızlı değişiklikleri fark etmiyoruz.

Kural olarak, birçok periyot dahil olmak üzere uzun bir zaman periyodu boyunca bir devre bölümündeki ortalama akım gücünü bilmemiz gerekir. Bunu yapmak için, bir periyottaki ortalama gücü bulmak yeterlidir. Dönem ortalamasının altında, alternatif akım gücü, toplamın oranı olarak anlaşılmaktadır. enerji, dönem için zincire girerek, döneme.

R dirençli bölümdeki DC devresindeki güç, P \u003d I 2 R formülü ile belirlenir. (4.18) Çok kısa bir zaman aralığı için, alternatif akım neredeyse sabit olarak kabul edilebilir. Bu nedenle, aktif dirençli R bölümündeki AC devresindeki anlık güç, P \u003d i 2 R formülü ile belirlenir. (4.19) Dönem için ortalama güç değerini bulalım. Bunu yapmak için önce (4.19) formülünü, (4.16) ifadesini mevcut kuvvetin yerine koyarak ve matematikten bilinen bağıntıyı kullanarak dönüştürüyoruz. Anlık gücün zamana karşı grafiği Şekil 4.12, a'da gösterilmektedir. Grafiğe göre (Şekil 4.12, b.), Periyodun sekizde biri sırasında, herhangi bir zamandaki güç . Ama periyodun sonraki sekizinci döneminde, 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 akımı veGerilim . Formül (4.21)'den, değerin, dönem boyunca kare akım gücünün ortalama değeri olduğu görülebilir:

Akımın karesinin ortalama değerinin kareköküne eşit bir değere kayışsız akımın efektif değeri denir. Kayış dışı akımın etkin gerilimi I ile gösterilir: AC akımının RMS değeri iletkende aynı miktarın serbest bırakıldığı böyle bir doğru akımın gücüne eşit sıcaklık, aynı süre için alternatif akımda olduğu gibi.

Alternatif voltajın efektif değeri, akımın efektif değerine benzer şekilde belirlenir: Formül (4.17)'deki akım ve voltajın genlik değerlerinin efektif değerleri ile değiştirildiğinde, elde ederiz. bir direnç ile alternatif akım devresi.

Mekanik titreşimlerde olduğu gibi, elektriksel titreşimlerde de genellikle herhangi bir zamanda akım, gerilim ve diğer niceliklerin değerleriyle ilgilenmiyoruz. Önemli Genel özellikleri genlik, periyot, frekans gibi dalgalanmalar, akım ve gerilimin efektif değerleri, ortalama güç. Ampermetreler tarafından kaydedilen akım ve gerilimin efektif değerleridir ve voltmetreler alternatif akım.

Ayrıca efektif değerler, AC gücün P ortalama değerini doğrudan belirledikleri için de anlık değerlerden daha uygundur: P=I 2 R = Kullanıcı Arayüzü Dirençli bir devredeki akım dalgalanmaları, voltaj dalgalanmaları ile aynı fazdadır ve güç, akım ve voltajın etkin değerleri ile belirlenir.

Alternatif akım, doğru akımın eylemine eşdeğer olan eylemiyle değerlendirilir. aktif direnç iletkenin direnci olarak adlandırılır, Elektrik enerjisi geri dönülmez bir şekilde içsel hale gelir. Alternatif akım devresindeki voltajın uyumlu bir yasaya göre değişmesine izin verin. Alternatif bir elektrik alanının etkisi altında, iletkende, frekansı ve fazı dalgalanmaların voltaj salınımının frekansı ve fazı ile çakıştığı alternatif bir akım ortaya çıkar. Akım gücünün genlik değeri, voltajın genlik değerinin iletkenin direncine oranına eşittir. Akımın gücü, akım ve voltajın ürününe eşittir. Daha sonra aktif direnç, devre bölümündeki AC gücünün kareye oranı olarak tanımlanabilir. operasyon gücü akım. kuvvetin efektif değeri akım, iletkende alternatif akımla aynı anda aynı miktarda ısının serbest bırakılması nedeniyle doğru akım gücüdür. Mevcut gücün etkin değerini, mevcut gücün genlik değerinin şuna oranı olarak bulabilirsiniz. kare kök iki dışında. Gerilimin etkin değeri aynı zamanda genlik değerinden iki eksiğin köküdür.

Zorlanmış mekanik titreşimleri incelerken, fenomenle tanıştık rezonans. Rezonans, sistemin salınımlarının doğal frekansı, dış kuvvetin değişim frekansı ile çakıştığında gözlenir. Sürtünme küçükse, kararlı durumdaki zorunlu salınımların genliği rezonansta keskin bir şekilde artar. Mekanik ve elektromanyetik salınımları tanımlamak için denklem türlerinin çakışması (bu devre belirli bir doğal salınım frekansına sahip bir salınım devresi ise, bir elektrik devresinde rezonansın da mümkün olduğu sonucuna varmamızı sağlar.

Mekanik titreşimler sırasında rezonans, sürtünme katsayısının düşük değerlerinde açıkça ifade edilir. Bir elektrik devresinde, sürtünme katsayısının rolü aktif direnci R ile gerçekleştirilir. Sonuçta, akım enerjisinin iletkenin iç enerjisine dönüştürülmesine yol açan devrede bu direncin varlığıdır ( iletken ısınır). Bu nedenle, elektriksel salınım devresindeki rezonans, küçük bir aktif direnç R ile açıkça ifade edilmelidir.

Aktif direnç küçükse, devredeki doğal döngüsel salınım frekansının formülle belirlendiğini zaten biliyoruz. Şu anki gücü zorlanmış titreşimler devreye uygulanan alternatif voltajın frekansı salınımlı devrenin doğal frekansına eşit olduğunda maksimum değerlere ulaşmalıdır: Elektriksel salınım devresinde rezonans harici alternatif voltajın frekansı, salınım devresinin doğal frekansı ile çakıştığında, akım gücünün zorunlu salınımlarının genliğinde keskin bir artış olgusu olarak adlandırılır.

Rezonanstaki akım genliği. Mekanik rezonans durumunda olduğu gibi, salınımlı bir devrede rezonansta, harici bir kaynaktan devreye enerji beslemesi için en uygun koşullar yaratılır. Akım gerilimle aynı fazdayken devredeki güç maksimumdur. Burada mekanik titreşimlerle tam bir analoji vardır: mekanik bir salınım sistemindeki rezonansta, bir dış kuvvet (bir devredeki voltaja benzer) hız ile aynı fazdadır (akım gücüne benzer).

Harici alternatif voltajı açtıktan hemen sonra, akım gücünün rezonans değeri devrede ayarlanır. Akım salınımlarının genliği kademeli olarak artar - direnç üzerindeki süre boyunca salınan enerji eşit olana kadar enerji aynı anda devreye girmek:

Bu nedenle, mevcut gücün rezonanstaki kararlı salınımlarının genliği, denklem ile belirlenir. R 0'da akımın rezonans değeri süresiz olarak artar: (I m) res. Aksine, R'deki bir artışla, mevcut gücün maksimum değeri azalır ve büyük R'de rezonans hakkında konuşmanın bir anlamı yoktur. Akımın genliğinin çeşitli dirençlerde frekansa bağımlılığı (R 1< R 2 < R 3) показана на рисунке 4.19. Rezonanstaki akım gücündeki artışla eşzamanlı olarak, kapasitör ve indüktör üzerindeki voltajlar keskin bir şekilde yükselir. Büyük bir aktif dirence sahip bu voltajlar, harici voltajdan birçok kat daha yüksektir.

Radyo iletişiminde rezonans kullanımı. Elektrik rezonans fenomeni radyo iletişiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Her verici radyo istasyonu kendi frekansında çalıştığından, farklı verici istasyonlardan gelen radyo dalgaları, radyo alıcısının anteninde farklı frekanslardaki alternatif akımları harekete geçirir. Antene endüktif olarak bir salınım devresi bağlanmıştır (Şekil 4.20). Elektromanyetik indüksiyon nedeniyle, döngü bobininde karşılık gelen frekansların alternatif EMF'si ve aynı frekansların akım gücünün zorunlu salınımları meydana gelir. Ancak sadece rezonansta, devredeki akım gücünün salınımları ve içindeki voltaj önemli olacaktır, yani, antende uyarılan çeşitli frekansların salınımlarından, devre yalnızca frekansı kendi frekansına eşit olanları seçer. Devrenin istenen frekansa ayarlanması genellikle kapasitans değiştirilerek yapılır. kapasitör. Bu genellikle radyonun belirli bir radyo istasyonuna ayarlanmasından oluşur. Elektrik devresinde rezonans olasılığını dikkate alma ihtiyacı. Bazı durumlarda, bir elektrik devresindeki rezonans büyük zararlara neden olabilir. Devre, rezonans koşullarında çalışmak üzere tasarlanmadıysa, meydana gelmesi bir kazaya neden olabilir.

Aşırı yüksek akımlar telleri aşırı ısıtabilir. Büyük voltajlar yalıtımın bozulmasına neden olur.

Bu tür kazalar genellikle nispeten yakın zamanda, elektriksel salınım yasaları hakkında zayıf bir fikre sahip olduklarında ve doğru bir şekilde nasıl hesaplanacağını bilmediklerinde meydana geldi. elektrik devreleri.

Zorlanmış elektromanyetik salınımlarla rezonans mümkündür - harici alternatif voltajın frekansı doğal salınım frekansıyla çakıştığında akım ve voltaj salınımlarının genliğinde keskin bir artış. Tüm radyo iletişimi rezonans fenomenine dayanır.

Aktif, kapasitif ve endüktif dirençlere sahip AC devrelerinin incelenmesi aşağıdaki mantıksal sırada gerçekleşir: ilk önce bir AC devresinde bir veya başka bir direnç türü kavramı verilir (bir DC devresindeki davranışıyla karşılaştırma), ardından faz ilişkileri , karşılık gelen direncin formülü, yalnızca aktif, kapasitif veya endüktif direnç içeren bir devrede enerjiyi dönüştürür. Bir alternatif akım devresinde direnci inceleme sırası biraz farklı olabilir. Akım ve gerilimin efektif değeri kavramı şu şekilde ifade edilebilir: İlk olarak aktif direnç üzerindeki anlık güç değerlerinin hesaplanması için bir ifade türetilir, buradan periyot için ortalama güç değeri bulunur ve bunu öğrendim dönem boyunca akımın karesinin ortalama değeridir. Bir tanım getirildi: bu değerin karekökü, alternatif akımın etkin değeri olarak adlandırılır. Adı, böyle bir akımın aktif dirençli bir bölümden geçtiğinde, gücün serbest bırakılmasından kaynaklanmaktadır.

Aynı güç, değeri alternatif akımın etkin değerine eşit olan DC devresinde serbest bırakılır. Bu nedenle, alternatif akımın etkin değeri, direnç R'de alternatif akımla aynı miktarda ısı yayan doğru akımın değeridir. Değişkenleri ölçmek için elektrikli ölçüm cihazlarının terazilerinin not edilmesi çok önemlidir.

Akım ve gerilim siltleri bu büyüklüklerin efektif değerlerinde hassas bir şekilde kalibre edilir. Karışık dirençli bir alternatif akım devresinin ele alınması bir deneyle başlar - voltaj, alternatif bir voltaj kaynağına bağlı seri bağlı devre elemanlarının (lamba, bobin ve kapasitör bankı) her birinde ölçülür. Aşağıdaki deneysel gerçeklere dikkat edin: 1. Toplam voltaj, DC devrelerinde olduğu gibi, ayrı bölümlerdeki voltajların toplamına eşit değildir. 2. Bobin ve kapasitörün bulunduğu bölümdeki voltaj, toplamına değil, her birinin ayrı ayrı voltajlarındaki farka eşittir. Bu sonuç öğrencilerin kendileri tarafından açıklanabilir; endüktansta voltajın akımı π/2 ile yönlendirdiğini ve kapasitansta aynı miktarda gerisinde kaldığını biliyorlar. Devredeki akımın anlık değeri her yerde aynı olduğundan, endüktans ve elektrik kapasitansı üzerindeki voltaj dalgalanmalarının π'ye eşit bir faz kayması ile meydana geldiği, yani fazlarının zıt olduğu açıktır. 3. Devrenin toplam direnci, içerdiği tüm dirençlerin (aktif, endüktif ve kapasitif) toplamından azdır. Öğrencilerin, akım ve voltaj arasındaki faz kayması ne kadar küçük olursa, devreye sağlanan gücün o kadar yararlı şekilde kullanıldığına ve geri dönüşümsüz olarak diğer enerji biçimlerine dönüştürüldüğüne ikna olmaları gerekir. Ardından, cihazı ve transformatörün çalışmasını düşünün. Tek fazlı bir transformatör örneğinde, eylemi (gerilimi yükseltme ve düşürme) ve cihaz gösterilmektedir. İlk olarak, boşta mod ve ardından yüklü trafo dikkate alınır. Yükü değiştirmeleri daha kolay olduğu için yük olarak bir reosta kullanılması tavsiye edilir. Yük arttıkça, trafonun hem ikincil hem de birincil sargılarında akım çamuru. Öğrencilere, birincil devredeki akım gücündeki artışı enerji açısından açıklamaları önerilir (yükte enerji tüketimindeki bir artışa, doğal olarak, jeneratörden gelen birincil sargının enerji tüketimindeki bir artış eşlik etmelidir). Elektromanyetik salınımları incelemek için bir okul cihazı yaygın olarak kullanılır - bir okul ses üreteci GZSH. "X1" (20 ila 200 Hz), "X10" (200 ila 2000 Hz), "X100" (2000 ila 20000 Hz) aralıkları ile 20 ila 20000 Hz arasında üretilen sinüzoidal salınım frekansları aralığını kapsar. ), 220 V AC şebekeden beslenir Jeneratörün ön panelinde jeneratörü şebekeye açmak için bir geçiş anahtarı, bir sinyal ışığı, "X1", "X10" olarak işaretlenmiş üç sabit konum için bir alt kademe anahtarı, "X100", eşit olmayan bölme ölçeğine sahip bir disk (20'den 200'e kadar) çıkış sinyalinin genliğini değiştirmenize izin veren değişken bir direnç düğmesi, farklı dirençlere (5, 600, 5000 ohm) sahip devreleri bağlamak için tasarlanmış çıkış terminalleri . Deneyler 20 - 200 Hz frekans gerektiriyorsa, anahtar "X1" konumuna, 200 - 2000 Hz - "X10" konumuna ve 2000 - 20000 Hz frekansları için "X100" konumuna ayarlanır. kullanıldı. Disk döndürülerek yumuşak frekans ayarı yapılır. Doğrultucular VUP-1 ve VUP-2 de yaygın olarak kullanılmaktadır. VUP-2, elektrikle ilgili deneylerde gösteri ünitelerine güç sağlamak için tasarlanmıştır. Özellikler: Cihaz, çıkış terminallerine girmenizi sağlar: maksimum 220mA akımda 350V doğrultulmuş voltaj; maksimum yük 50mA'da sabit filtrelenmiş voltaj 250V; 0 ila 250V DC'den 50mA'ya kadar ayarlanabilir voltaj; 0 ila +100V arasında ve 0 ila -100V DC arasında 10mA'ya kadar ayarlanabilir voltaj; 3A'ya kadar 6.3V AC voltaj. RNS elektriği üzerinde birçok deney yapmanın neredeyse imkansız olduğu başka bir güç kaynağı. Okul voltaj regülatörü, okulların fiziksel sınıflarında laboratuvar ve gösteri deneyleri yapılırken, 50 Hz frekanslı tek fazlı alternatif akımın düzgün voltaj regülasyonu için tasarlanmıştır. Cihaz bir çıkış kablosu ile ağa bağlanır. Cihaz, 127 ve 220V voltajlı bir ağa bağlanabilir. Çalışma voltajı, "Çıkış voltajı" olarak işaretlenmiş terminallerden alınır. Voltaj regülatörünün düzgün çalışması amacıyla, cihaz pasaportu, yüke sağlanan farklı voltajlarda ve 127 ve 220V şebeke voltajlarında regülatör yükünün elektrik gücünün izin verilen değerlerinin bir tablosunu içerir. Voltaj regülatörüne takılan voltmetre eşit olmayan bir ölçeğe sahiptir. Güvenilir bir okuma sadece 50V'de gerçekleştirilebilir. Regülatörden daha düşük voltajları çıkarmak gerekirse, çıkış terminallerine paralel olarak uygun ölçüm limitine sahip ek bir voltmetre bağlamak gerekir. Voltaj regülatörü, çeşitli gösteri ve laboratuvar deneyleri ile AC voltajı hem artırmak hem de azaltmak için kullanılabilir.Elektromanyetik salınımların görsel gösterimi için ODSH-2 ve OESh-70 okul osiloskopları kullanılır. Osiloskoplar en yaygın olarak periyodik süreçleri incelemek ve bir diyotun ve bir triyotun, bir histerezis döngüsünün vb. akım-voltaj özelliklerini incelemek için kullanılır. En basit durumda, bir osiloskop dört bloktan oluşur: bir CRT katot ışın tüpü blok, bir GR süpürme üreteci, incelenen US sinyalinin bir yükselticisi ve bir blok PSU güç kaynağı. İlk bloğun ana elemanı, ekranda incelenen sinyalin bir resminin (bir osilogram) oluşturulduğu bir katot ışını tüpüdür. HH filamenti, yüzeyinden elektronların uçtuğu katot K'yi ısıtır. Kontrol elektrotunun açıklıklarından, odaklama silindiri FC ve anot A'nın yanı sıra XX ve CU plakaları arasından geçen elektronlar ekrana çarpar ve ekranın parlamasına neden olur. Katot ve kontrol elektrotu arasındaki potansiyel farkı değiştirerek, ışındaki elektron sayısını değiştirebilirsiniz ve bu, ekrandaki görüntünün parlaklığını ayarlamanıza olanak tanır. Kontrol elektrotundaki negatif potansiyelin katoda göre modülü ne kadar büyük olursa, kontrol elektrotundan o kadar az elektron geçecek ve anoda ulaşacaktır. Osiloskop, ışındaki elektron akışını kontrol etmek için bir "parlaklık" düğmesi ile donatılmıştır. Odaklama silindiri ile anot arasındaki elektrik alanı, ıraksak elektron ışınını odaklayabilir. Genellikle ön duvara bir ana şalter, bir sinyal ışığı, "Giriş Y", "Giriş X" terminalleri ve bir giriş sinyali bölücü monte edilir. Yan panel elektron ışını kontrol düğmelerini gösterir, "Senkronizasyon", "Int. - ağdan - harici", "Kazanç", süpürme düğmeleri, "Aralık 0, 30, 150, 500 Hz, 2, 8, 16 kHz", "Düzgün frekans" ve ayrıca sinyal yükseltme düğmeleri "Kazanç U", "Takviye X. ODSH-2 osiloskop, tasarım ve görünüm açısından OESh-70'ten farklıdır. Ön panel sadece katot ışın tüpü ekranını değil aynı zamanda ana kontrol düğmelerini de gösterir. Üst sıradaki düğmeler elektron ışınını kontrol etmek için tasarlanmıştır: "Parlaklık", "Odak", "Yukarı-Aşağı", "Sol-Sağ". İkinci sırada, Amplifikatör U kontrol düğmeleri ve bir voltaj bölücü 1:1, 1:10, 1:30, 1:1OO, 1:1000 ve ayrıca sinyal ışıklı bir ana şalter üste monte edilmiştir. Üstten üçüncü sırada, süpürme üretecinin düğmeleri ve düğmeleri vardır: “Sorunsuz frekans”, “Açık. 1, 2, 3, 4", "X Kazanç". Basmalı düğme anahtarı, testere dişi voltajını 20 Hz ila 20 kHz frekans arasında değiştirmenize olanak tanır. Süpürme oluşturucu yalnızca "Açık" düğmesine basıldığında çalışır. Alt satırda "Input U", "Input X", "Ext. senkronizasyon", senkronizasyon düğmeleri "Dahili.", "Int." ve zamanlama düğmesi. ODSH-2 osiloskopun yan panelinde, iki girişli iki kanallı bir anahtarın kontrol düğmeleri görüntülenir. Anahtar, osiloskop ekranında iki AC kaynağından gelen sinyalleri aynı anda gözlemlemenizi sağlar. Kaynakların frekansları aynıysa, elde edilen osilogramlar, uygulanan sinyallerin faz kaymasını değerlendirmek için kullanılabilir. Örneğin, bir girişe kapasitör üzerindeki voltajla orantılı bir sinyal ve diğer girişe kapasitörden akan akımla orantılı bir sinyal verilebilir. Ardından osiloskop ekranında, fazda 90 ° kaydırılan iki sinüzoidi gözlemleyebilirsiniz. Bir anahtar kullanarak, incelenen sinyalin frekansını, bu sinyaller frekans açısından farklılık gösteriyorsa standart frekansla karşılaştırabilirsiniz. ODSH-2 ve OESh-70 osiloskoplarının arka duvarında, incelenen sinyali doğrudan katot ışını tüpünün plakalarına uygulamanıza izin veren soketler monte edilmiştir. İncelenen sinyali doğrudan plakalara uygulama yeteneği, osiloskopun DC devreler için de kullanılmasını mümkün kılar. Tarama kapalıyken XX (veya YU) plakalarına sabit bir voltaj sinyali uygulayarak, ışıklı noktanın yatay (veya dikey) yer değiştirmesi gözlemlenebilir ve bu noktanın sapması uygulanan voltajla orantılıdır. Bu nedenle osiloskop, büyük bir iç dirence sahip bir voltmetre olarak kullanılabilir. Elektromanyetik salınımları yükseltmek için düşük frekanslı yükselteçler kullanılır. Düşük frekanslı amplifikatör elektronik bir cihazdır. 20 Hz'den 20 kHz'e kadar ses frekansının elektriksel titreşimlerini yükseltmek için tasarlanmıştır. Tipik olarak, bir amplifikatör birkaç bloktan oluşur: bir voltaj ön amplifikatörü, bir güç amplifikatörü, bir eşleşen çıkış transformatörü ve bir güç kaynağı. Okullar için farklı tasarımlarda ve görünüşte farklılık gösteren amplifikatörler üretilmektedir. Ön paneldeki ULF-3 amplifikatöründe bir ses kontrol düğmesi ve bir sinyal ışığı bulunur. Ses kontrol düğmesi ayrıca ağı açar ve kapatır. Düğmenin en sol konumunda, saat yönünün tersine çevrildiğinde cihaz kapanır. Açma, bir tıklamadan sonra düğmeyi saat yönünde çevirerek gerçekleştirilir. Amplifikatör elektronik tüpler üzerine monte edildiği için ısındıktan sonra çalışmaya başlar. Yan duvara üç giriş jakı monte edilmiştir: M - mikrofon, AD - adaptör, L - hattı bağlamak için. Alt prizler cihazın gövdesine bağlanmıştır. Arka duvarda iki çift soket vardır: Gr - bir hoparlör (düşük dirençli çıkış) bağlamak için ve L - yüksek dirençli çıkış. Ayrıca, 220 V voltajlı bir ağ için sigortalı (0,5 A) özel bir fişin takıldığı fişli ve sekizli bir panelli bir güç kablosu çıkışı vardır. Fiş iki konuma takılabilir: “220 V” ve “127 V”. ULF-5 amplifikatörü, transistörlere monte edilmiştir. Amplifikatörün ön panelinde gösterge ışıklı şebeke anahtarı, çıkış jakı, mikrofon ve pikap giriş jakı, mikrofon konektörü, düşük ve yüksek frekans ton kontrol düğmeleri, sinyal seviyesi kontrol düğmesi ve aşırı yük göstergesi bulunur. . Arka duvarda fişli ve sigortalı (0,5 A) bir güç kablosu çıkışı vardır. Amplifikatörün girişine sadece bir mikrofon ve bir alıcıdan değil, aynı zamanda birkaç milivolt ila volt voltajlı diğer elektriksel salınım sensörlerinden de sinyaller beslenebilir (alternatif akım devresinin elemanlarından, bir ses üretecinden vb. .). Amplifikatör çıkışına sadece bir hoparlör değil, başka cihazlar da bağlanabilir: bir osiloskop, AC metre, kulaklık vb. Amplifikatör tarafından tüketilen güç 40 W'tan fazla değildir, çıkış yaklaşık 5 W'tır. Amplifikatörün çalışması sırasında, ağa bağlı cihazın sigortasını değiştirmek, sökmek ve onarmak yasaktır. Dikey paneldeki amplifikatör, radyo mühendisliği için tanıtım cihazları setine dahildir. Sol tarafa monte edilen evrensel amplifikatör giriş kıskaçlarıdır. İlk lamba, voltaj yükseltme modunda, ikincisi - bir güç amplifikatörü olarak çalışır. İkinci lambanın anot devresinde, sekonder sargısı düşük ve yüksek çıkış voltajı terminallerine bağlı olan bir eşleştirme transformatörü bulunur. Üç alt terminal VUP-2'den gelen gücü bağlamak için kullanılır, iki alt terminale akkor lambalara güç sağlamak için 6,3 V AC voltajı ve alttan orta ve üçüncüsü 250 V DC voltajı ile beslenir lambaların anot devresi için ve alt kelepçeden üçüncüsü pozitif bir potansiyel ile sağlanır. VUP-2 doğrultucu ağa bağlıyken, güç kaynağının bağlanması ve panel üzerinde bir amplifikatör ile kurulumların montajı yasaktır. Gösteri kurulumlarında, ULF-5 amplifikatörü tercih edilmelidir.

AC devrelerinde aktif (ohmik) direnç, elektrik enerjisini başka bir forma, örneğin ısıya dönüştürmek için geri dönüşü olmayan bir işlemin gerçekleştiği dirençtir. Bu direnç iletkenin malzemesine, boyutuna ve şekline bağlıdır. Sabit kesitli bileşimde homojen bir iletken için S ve uzunluk ben direnç formülle hesaplanır R= r , nerede r- direnç iletkenin malzemesini karakterize eden sıcaklığa bağlıdır: r = r 0 (1 + a tº) . Bu nedenle aktif direnç iletkenin sıcaklığına da bağlıdır.

Aktif direnç içeren bir alternatif akım devresinde, doğru akım durumunda olduğu gibi, akım ve voltajın anlık, genlik ve etkin değerlerine uygulanabilen Ohm kanunu yerine getirilir:

Aktif dirençli bir devrede akım ve gerilim dalgalanmaları aynı fazdadır, yani. maksimum ve minimum değerlerine aynı anda ulaşır.

Şekil 2, aktif dirençli bir devre şemasını göstermektedir ( a), gerilim ve akım grafikleri ( b), vektör devre şeması ( içinde):

Bu bölümdeki tüm konular:

Doğrudan ölçüm hatalarının hesaplanması
Bazı X miktarının n ölçümünün yapılmasına izin verin Sonuç olarak, bu miktarın bir dizi değeri elde edilir: En olası

Dolaylı ölçüm hatalarının hesaplanması
İstenen Z değeri iki değişkenli bir fonksiyon olsun: X ve Y, yani Z=f(x, y). y=f(x) fonksiyonunun mutlak hatasının çarpımına eşit olduğu tespit edilmiştir.

Mikrometre
Şekil.3 Doğrusal ölçüm aleti

KURULUM AÇIKLAMASI
Fiziksel sarkaç (Şekil 2) kesikleri olan dikdörtgen bir metal gövdeden oluşur. Dönme ekseni ödül kenarıdır

PRATİK BÖLÜM
Biyolojik dokuların mekanik özelliklerini belirleme yöntemleri, teknik malzemeler için bu özellikleri belirleme yöntemlerine benzer. saat Deneysel çalışmalar kemik dokusunun elastik özellikleri

HİDRODİNAMİK VE REOLOJİ
TEORİ Akım hatları ve tüpler. jet süreklilik denklemi

viskozite faktörü
Viskozite, gerçek bir akışkanın hareketi sırasında gözlemlenen en önemli olgulardan biridir. Tüm gerçek sıvılar (ve gazlar) bir dereceye kadar viskoziteye veya iç sürtünmeye sahiptir.

Reynolds sayısı kavramı
R yarıçaplı silindirik bir borudan akan bir sıvı, eşmerkezli katmanlara bölünmüş olarak gösterilebilir (Şekil 1).

Stokes yöntemi ile viskozite katsayısının belirlenmesi
Cihazlar ve aksesuarlar: halka işaretli cam silindir, test sıvısı, peletler, mikrometre, kronometre, cetvel, termometre. İngiliz fizikçi ve matematikçi Stokes

Hess viskozimetresi ile bir sıvının viskozitesinin ölçülmesi
Aletler ve aksesuarlar: Hess viskozimetresi, referans sıvı - damıtılmış su, test sıvısı, pamuk yünü, alkol. Hess viskozimetresi, ölçüm yapmanızı sağlar

GALVANİZLEME CİHAZI ÇALIŞMASI
Çalışmanın amacı: doğru akımın doku ve organlar üzerindeki etkisini incelemek, tıbbi yöntemler - galvanizleme, terapötik elektroforez, galvanizleme aparatının cihazı ve çalışma prensibi

HARMONİK AC
İşin amacı: bobinin endüktansını, kapasitörün kapasitansını belirlemek; Ohm yasasını deneysel olarak kontrol edin komple zincir alternatif akım. Aletler ve aksesuarlar

AC endüktansı
Endüktans L olan bir bobinin dahil olduğu bir alternatif akım devresini düşünün (Şekil 3, a). Devredeki voltajın u=Umsi kanununa göre değişmesine izin verin.

AC kapasitansı
C kondansatörünün dahil olduğu bir alternatif akım devresi düşünün (Şekil 4, a).

Aktif, endüktif AC devresi
ve kapasitif dirençler Endüktans, kapasitans ve aktif dirençli bir alternatif akım devresindeki elektrik miktarlarının temel oranlarını göz önünde bulundurun,

vücut doku empedansı
Vücut dokuları elektriksel özellikler heterojen çevre. Dokuların yoğun kısımlarını oluşturan organik maddeler (proteinler, yağlar, karbonhidratlar vb.) dielektriklerdir.

Katot ışını tüpü
Katot ışın tüpü, osiloskopun ana çalışma elemanıdır. Temsil etti

Unutma!
Negatif parçacıklar için Coulomb kuvveti, teğet olan elektrik alan kuvveti vektörüne karşı yönlendirilir. alan çizgisi! Modülatörden bir elektronun uçma olasılığı

Yönlendirme plakası sistemi
Bu sistem iki çift karşılıklı dik plakadan oluşur: YY ve XX. Plakaların elektrik alanında hareket eden elektron ışını, potansiyeli ayarlanmış olan plakaya doğru sapar.

Süpürme Jeneratörü
Testere dişi jeneratörünün çalışma prensibi

AC voltajına karşı osiloskop dikey giriş hassasiyeti
Katot ışın tüplerinin ana parametrelerinden biri hassasiyettir. Hassasiyet kaç milimetre hareket ettiğini gösterir

elektronik osiloskop
Cihazı şebekeye (220V) bağlayın, 3 dakika ısınmasını bekleyin. 2. "Frekans aralığı" düğmesini "0" konumuna getirerek tarama jeneratörünü kapatın. 3. Elektronu odaklayın

DÜŞÜK FREKANS TERAPİ CİHAZINI ÇALIŞMAK
Çalışmanın amacı: düşük frekanslı terapi aparatına aşina olmak, darbeli akımlarının vücut dokuları üzerindeki etki mekanizmasını incelemek, periyotlarını belirlemek.

ÇALIŞMA PROSEDÜRÜ
1. Çalışan bir akış şeması oluşturun

ENDÜKTOTERMİ
Alternatif yüksek frekansın etkisine dayanan fizyoterapi yöntemi manyetik alan(n~107 Hz), Alan dokularda girdapları indükler elektrik akımları, enerji

UHF TEDAVİSİ
Çok yüksek frekanslı (n ~ 107 Hz) alternatif bir elektrik alanına maruz kalmaya dayalı bir fizyoterapi yöntemi. Ana etki, yüzeyin ısınması ve derinlerde yatmasıdır.

MİKRODALGA TERAPİSİ
~108 Hz (CMW-santimetre tedavisi) frekansı ve ~109 Hz (UHF-desimetre) frekansı ile elektromanyetik dalgaların vücudun dokuları üzerindeki etkisine dayanan fizyoterapi yöntemi

DEĞİŞKEN ELEKTRİK EYLEMİ
ELEKTROLİTLER ÜZERİNDEKİ UHF ALANLARI Elektrolit iyonları, UHF elektrik alanının etkisi altında alan frekansı ile zorunlu salınımlar gerçekleştirir. Bu durumda, iletim akımı artar ve elektriğin enerjisi

DİELEKTRİK ÜZERİNDEKİ UHF ALANLARI
Alternatif bir UHF elektrik alanında bir dielektrik düşünün. Gerçek bir dielektrikte, küçük bir iletim akımı ve moleküllerin oryantasyonel polarizasyonu vardır. Bu, sağlanan tr'nin emilmesine yol açar.

SENSÖR ÇALIŞMASI ÇALIŞMASI
Çalışmanın amacı: 1. Gerinim dirençli bir tel ölçerin incelenmesi ve özelliklerinin elde edilmesi. 2. Sıcaklık sensörünün çalışması - termokupl.

Jeneratör sensörleri
Jeneratör sensörleri olarak bir termokupl, bir piezoelektrik sensör ve bir indüksiyon sensörü düşünün. Termokupl Termokupllar termoelektriktir

Parametrik sensörler
Örnekler kapasitif, endüktif, dirençli sensörlerdir. Kapasitif sensör Örnek olarak, örneğin bir plaka kondansatörü kullanılabilir. Kapasite C

Biyomedikal Bilgi Sensörleri
Tıbbi ve biyolojik bilgi sensörleri, biyofiziksel ve biyokimyasal nicelikleri elektrik sinyallerine dönüştürür, bilgiyi vücudun "fizyolojik dilinden" dile "çevirir".

Gerinim ölçer çalışması
Tel gerinim ölçer (Şekil 5.) ince konstantandan yapılmıştır.

Sıcaklık sensörlerini incelemek
Bu çalışmada, sıcaklık sensörü olarak bir termokupl kullanılmıştır.

Odak uzaklığı
mercek - birkaç milimetre, mercek - birkaç santimetre. Şema optik sistem mikroskop ve içindeki ışınların seyri Şekil 1'de gösterilmiştir. Sırasıyla

mikroskop çözünürlüğü
Hedefleri ve göz mercekleri toplam 1500-2000 ve daha fazla büyütme sağlayacak optik mikroskoplar oluşturmak teknik olarak mümkündür. Ancak, bu pratik değildir, çünkü ayırt etme yeteneği küçük parçalarön

Bir mikroskobun faydalı büyütmesi, çözünürlüğü ve gözün çözünürlüğü ile sınırlıdır.
Gözün çözme gücü, insan gözünün bir nesnenin iki noktasını ayrı ayrı ayırt ettiği en küçük görüş açısı ile karakterize edilir. Öğrenci ve mesafedeki kırınım ile sınırlıdır.

Bazı yaygın ve özel optik mikroskopi yöntemleri
1. İletilen ışıkta parlak alan yöntemi. Saydam renkli ve renksiz nesneleri incelemek için en yaygın yöntem. Konu aşağıdan aydınlatılır ve renkli görünür

ÇALIŞMA PROSEDÜRÜ
1. Tel kalınlığını d mikrometre ile beş kez ölçün. Tablo 1'deki verileri girin. 2. Çapın ortalama değerini hesaplayın, h

ELEKTROKARDİYOGRAFİ FİZİKSEL TEMELLERİ
Çalışmanın amacı: bir elektrokardiyografın çalışma prensibini incelemek, bir elektrokardiyogramı kaydetmek ve analizini yapmak. Cihazlar ve aksesuarlar:elektrokardiyograf.

ÇALIŞMA PROSEDÜRÜ
1. Cihazı topraklayın. 2. Tüm kontrolleri (geçişli anahtarlar, düğmeler vb.) orijinal konumlarına ayarlayın. 3. Cihazı ağda açın. dört.

AC devresi, yalnızca alternatif bir sinüzoidal voltajın uygulandığı bir direnç R (bir akkor lamba, bir elektrikli ısıtıcı vb.) içeriyorsa ve (Şekil 1-5, a):

o zaman devredeki i akımı bu direncin değeri ile belirlenecektir:

akımın genliği nerede; bu durumda, akım i ve voltaj ve fazda çakışır. Bu büyüklüklerin her ikisi de görüldüğü gibi zaman (Şekil 1-5, b) ve vektör (1-5, c) diyagramlarında gösterilebilir. Şimdi gücün herhangi bir zamanda nasıl değiştiğini belirleyelim - elektrik enerjisinin diğer enerji türlerine dönüşüm oranını karakterize eden anlık güç. şu an zaman

burada IU, akım ve voltajın etkin değerlerinin ürünüdür.

Elde edilenden, periyot boyunca gücün pozitif kaldığını ve çift frekansta titreştiğini takip eder. Grafiksel olarak bu, Şekil 1-6'da gösterildiği gibi gösterilebilir. Bu durumda, elektrik enerjisi, devredeki akımın yönünden bağımsız olarak, örneğin geri dönüşümsüz olarak ısıya dönüştürülür.

Anlık güç değerine ek olarak, dönemin ortalama gücü de ayırt edilir:

ancak ikinci integral sıfıra eşit olduğundan, sonunda şunu elde ederiz:

Bir periyodun ortalama AC gücüne aktif güç, buna karşılık gelen dirence de aktif denir.

Ortalama güç ve aktif direnç, elektrik enerjisinin diğer enerji biçimlerine geri dönüşü olmayan dönüşümü ile ilişkilidir. Bir elektrik devresinin aktif direnci bunlarla sınırlı değildir.

elektrik enerjisinin ısıya dönüştürüldüğü iletkenlerin direnci. Bir elektrik devresinin ortalama gücü, devrenin tüm bölümlerinde (ısı, mekanik vb.) elektrik enerjisinden alınan tüm enerji türlerinin güçlerinin toplamına eşit olduğu için bu kavram çok daha geniştir.

Elde edilen ilişkilerden anlaşılacağı

bu, aktif dirençli bir AC devresi için Ohm yasasının matematiksel gösterimidir.

Direnç r'den oluşan bir devre düşünün (Şekil 140). Basitlik için, endüktans ve kapasitansın etkisini ihmal ediyoruz.

Devre terminallerine sinüzoidal bir voltaj uygulanır

Son ifadeden aşağıdaki gibi, direnç içeren bir AC devresi için Ohm yasasının biçimi, bir DC devresiyle aynıdır. Ayrıca Ohm kanunu, anlık gerilim değeri ile anlık akım değeri arasındaki orantıyı gösterir. r direnci içeren bir alternatif akım devresinde gerilim ve akımın aynı fazda olduğu sonucu çıkar. İncirde. 141, gerilim ve akımın etkin değerlerini gösteren vektörlerin uzunlukları ile birlikte, söz konusu devre için gerilim ve akım eğrileri ve bir vektör diyagramıdır. İletkenlerin alternatif akıma karşı direnci, doğru akıma karşı dirençlerinden biraz daha büyüktür. Bu, özü 87'de açıklanan yüzey etkisinden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, iletkenlerin alternatif akıma direncine aktif denir. Ayrıca r harfi ile gösterilir.

Şekilde gösterilen devrede. 140, uygulanan harici voltaj, aktif voltaj düşüşü olarak adlandırılan ve Ua ile gösterilen r direncindeki voltaj düşüşü ile dengelenir.

Söz konusu devredeki anlık güç değeri, anlık voltaj ve akım değerlerinin ürününe eşittir:

İncirde. 142, bir periyot için anlık güç eğrisini gösterir. Güç olmadığı çizimden görülebilir. sabit değer, frekansın iki katı titreşir.

Dönem için ortalama güç değeri veya sadece ortalama güç, P harfi ile gösterilir ve ispatını vermediğimiz formülle belirlenebilir:

Gerilim ve akım arasındaki faz açısı nerede.

Ortalama güce aktif güç de denir. Bu aktif güç formülü, herhangi bir AC devresi için geçerlidir.

Direnç devresi için voltaj ve akım aynı fazdadır. Bu nedenle açı sıfırdır ve cos=1'dir. Aktif güç için şunları elde ederiz:

Yani, aktif dirençli bir AC devresinin güç formülü, bir DC devresinin güç formülüyle aynıdır. Tüm iletkenler aktif dirence sahiptir. Alternatif bir akım devresinde, akkor lambaların filamentleri, elektrikli ısıtıcıların ve reostatların spiralleri, ark lambaları, özel çift telli sargılar ve kısa uzunluktaki düz iletkenler pratik olarak sadece bir aktif dirence sahiptir.