Айнымалы ток
Айнымалы ток тізбегіндегі индуктивтік катушка
жүктеу/скачать 226,5 Kb.
|
Айнымалы ток тізбегіндегі резонанс
| Айнымалы ток тізбегіндегі индуктивтік катушка
Тізбектегі индуктивтік айнымалы ток күшіне әсер етеді.Мұны тәжірибемен оңай дәлелдеуге болады. Индуктивтігі үлкен катушкадан және қыздыру электр шамынан тұратын тізбек құрайық. Осы тізбекті ажыратып-қосқыштың көмегімен не тұрақты кернеу көзіне, не айнымалы кернеу көзіне жалғауға болады. Мұнда тұрақты кернеу мен айнымалы кернеудің әсерлік мәні өзара тең болуы тиіс. Кернеу тұрақты болғанда шам жарығырақ жанатынын тәжірибе көрсетеді. Ендеше, осы қарастырылып отырған тізбекте айнымалы ток күшінің әсерлік мәні тұрақты ток күшінен аз екен. Бұл өздік индукция құбылысымен түсіндіріледі: Тұрақты ток көзіне катушканы тіркегенде тізбектегі ток күші біртіндеп артады. Ток күші көбейе бастағанда өнетін құйынды электр өрісі электрондардың қозғалысын тежейді. Тек бірсыпыра уақыт өткеннен кейін ғана ток күші берілген тұрақты кернеуге сәйкес ең үлкен мәніне жетеді. Егер кернеу тез өзгерсе, онда айнымалы ток күші тұрақты кернеу кезінде тиісті мәндеріне жетіп үлгермейді. Ендеше, айнымалы ток күшінің максимал мәні тізбектің индуктивтігімен шектеледі де, индуктивтік және берілген кернеудің жиілігі неғұрлым көп болса, ол соғұрлым аз болады. Актив кедергісі ескерілмейтін, тек қана катушка бар тізбектегі ток күшін анықтаймыз. Ол үшін алдымен катушкадағы кернеу мен ондағы өздік индукцияның ЭҚК-і арасындағы байланысты табамыз.Егер катушканың кедергісі нөлге тең болса, онда кез-келген уақыт мезетінде өткізгіш ішіндегі электр өрісінің кернеулігі де нөлге тең болуы тиіс.Ом заңы бойынша ток күші шексіз үлкен болар еді. Өріс кернеулігі нөлге тең болуы мүмкін, себебі айнымалы магнит өрісі тудыратын құйынды электр өрісінің кернеулігі Е әр нүктеде, ток көзінің қысқыштарында орналасқан өткізгіштегі зарядтар туғызатын Е кулондық өріс кернеулігіне модулі жағынан тең де, бағыты жағынан қарама-қарсы болады. Енді теңдіктен құйынды өрістің меншікті жұмысының кулондық өрістің меншікті жұмысына модулі жағынан тең, ал таңбасы жағынан қарама-қарсы екендігі шығады. Кулон өрісінің меншікті жұмысының катушка ұштарындағы кернеуге тең екенін ескеріп, былай деп жазуға болады: . Ток күші гормоникалық заң бойынша өзгергенде, өздік индукцияның электр қозғаушы күші мынаған тең: . (7) Енді болғандықтан, катушка ұштарындағы кернеу былай анықталады: , мұнда - кернеудің амплитудасы. Ендеше катушкадағы кернеудің тербелісі ток күшінің тербелістерінен -ге озады немесе ток күшінің тербелісі кернеудің тербелісінен кейін қалады. Катушкадағы ток күшінің амплитудасы мынаған тең: . (8) Егер деп белгілеу енгізсек және ток күші мен кернеу амплитудасының орнына олардың әсерлік мәндерін пайдалансақ, мынаны табамыз: . (9) Циклдік жиілік пен индуктивтіктің көбейтіндісіне тең болатын шаманы индуктивтік кедергі деп атайды.Индуктивтік кедергі жиілікке тәуелді. Тұрақты ток тегінде катушканың индуктивтігін елемейді. Кернеу неғұрлым шапшаң өзгеретін болса,өздік индукцияның электр қозғаушы күші соғұрлым үлкен де, ток күшінің амплитудасы соғұрлым кіші. Индуктивті катушка айнымалы токқа кедергі тудырады.Индуктивтік деп аталатын бұл кедергі жиіліктің индуктивтікке көбейтіндісіне тең болады.Индуктивтігі бар тізбектегі ток күшінің тербелісі фаза жағынан кернеудің тербелісінен -ге қалып отырады. Егер кедергіні ескермесек, онда тербелмелі контур катушка мен конденсатордан тұрады. t=0 болғанда конденсатор зарядталсын және бұл кезде электр өрісінің энергиясы бар, ал магнит өрісінің энергиясы жоқ болсын. Енді кілтті қоссақ, онда конденсатордан катушкаға қарай ток жүреді де конденсатор разрядталады. Бұл разряд тогы катушканың айналасында біртіндеп магнит өрісін туғызады. t=1/4T болған кезде конденсатор толық разрядталып, электр өрісінің энергиясы түгелдей магнит өрісінің энергиясына айналады. Зарядтардың сағат тілінің қозғалысына қарсы бағыттағы қозғалу нәтижесінде конденсатордың төменгі пластинкасы оң, ал жоғарғысы теріс зарядталады. Магнит өрісі біртіндеп азая береді. t=1/2T кезде магнит өрісінің энергиясы түгелімен электр өрісінің энергиясына айналады. Конденсатор қайта зарядталады, бірақ пластинкалардың қайта зарядталуы біріншіге қарағанда қарама-қарсы болады. Содан кейін ток сағат тілі бағытында жүре бастайды. Электр өрісінің энергиясы біртіндеп магнит өрісінің энергиясына түрленеді. t=3/4T болғанда магнит өрісінің энергиясы өзінің ең жоғарғы мәніне ие болады, ал электр өрісінің энергиясы нөлге тең болады. Ал t=T болғанда конденсатор алғашқы қалпына қайтып келеді. Электр өрісі энергиясының магнит өрісі энергиясына және керісінше түрленуі электромагниттік тербелістерді тудырады. Сонымен, электр және магнит өрістері энергияларының толық энергиясы: . Дифференциалдасақ: , және деп белгілесек , , бұл теңдеуден q зарядтың гармоникалық тербеліс жасайтынын байқаймыз. Тербелістің жиілігі мына формуламен анықталады: . Электромагниттік тербелістің периоды Томсон формуласымен анықталады: жүктеу/скачать 226,5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|