اخبار

وقتی سلف ها و خازن ها را در مدار قرار می دهید چه اتفاقی می افتد؟ چیز جالبی است و در واقع مهم است.
شما می توانید انواع مختلفی از سلف ها را بسازید، اما رایج ترین نوع آن یک سیم پیچ استوانه ای-یک سلونوئید است.
هنگامی که جریان از حلقه اول عبور می کند، میدان مغناطیسی ایجاد می کند که از حلقه های دیگر می گذرد. ​​مگر اینکه دامنه تغییر کند، میدان مغناطیسی واقعاً هیچ تأثیری نخواهد داشت. تغییر میدان مغناطیسی میدان های الکتریکی را در مدارهای دیگر ایجاد می کند. جهت این میدان الکتریکی مانند یک باتری در پتانسیل الکتریکی تغییر ایجاد می کند.
در نهایت، دستگاهی داریم با اختلاف پتانسیل متناسب با نرخ زمانی تغییر جریان (چون جریان یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند).
در این معادله دو چیز وجود دارد که باید به آن اشاره کرد. اول اینکه L اندوکتانس است. این فقط به هندسه شیر برقی (یا هر شکلی که دارید) بستگی دارد و مقدار آن به شکل هنری اندازه گیری می شود. دوم اینکه یک منهای وجود دارد. علامت. این بدان معنی است که تغییر پتانسیل در سراسر سلف مخالف تغییر در جریان است.
سلف در مدار چگونه رفتار می کند؟ اگر جریان ثابتی داشته باشید، تغییری وجود ندارد (جریان مستقیم)، بنابراین هیچ اختلاف پتانسیلی در سراسر سلف وجود ندارد - طوری عمل می کند که گویی اصلا وجود ندارد. اگر وجود داشته باشد یک جریان فرکانس بالا (مدار AC)، اختلاف پتانسیل زیادی در سرتاسر سلف وجود خواهد داشت.
به همین ترتیب، پیکربندی‌های مختلفی از خازن‌ها وجود دارد. ساده‌ترین شکل از دو صفحه رسانای موازی استفاده می‌کند که هر کدام دارای شارژ هستند (اما بار خالص صفر است).
بار روی این صفحات یک میدان الکتریکی در داخل خازن ایجاد می کند. به دلیل میدان الکتریکی، پتانسیل الکتریکی بین صفحات نیز باید تغییر کند. مقدار این اختلاف پتانسیل به مقدار بار بستگی دارد. اختلاف پتانسیل در خازن می تواند باشد. نوشته شده به صورت:
در اینجا C مقدار ظرفیت خازنی در فاراد است - همچنین فقط به پیکربندی فیزیکی دستگاه بستگی دارد.
اگر جریان وارد خازن شود، مقدار شارژ روی برد تغییر می کند. اگر جریان ثابت (یا فرکانس پایین) وجود داشته باشد، جریان همچنان به شارژ به صفحات برای افزایش پتانسیل ادامه می دهد، بنابراین با گذشت زمان، پتانسیل در نهایت افزایش می یابد. مانند یک مدار باز باشد و ولتاژ خازن برابر با ولتاژ باتری (یا منبع تغذیه) خواهد بود. اگر جریان فرکانس بالایی داشته باشید، شارژ اضافه می شود و از صفحات خازن خارج می شود و بدون شارژ انباشتگی، خازن طوری رفتار می کند که گویی اصلا وجود ندارد.
فرض کنید ما با یک خازن شارژ شده شروع می کنیم و آن را به یک سلف وصل می کنیم (در مدار مقاومتی وجود ندارد زیرا من از سیم های فیزیکی کامل استفاده می کنم). به لحظه ای فکر کنید که این دو به هم متصل می شوند. با فرض اینکه یک سوئیچ وجود دارد، می توانم رسم کنم. نمودار زیر
این همان چیزی است که اتفاق می افتد. اولاً، هیچ جریانی وجود ندارد (به دلیل باز بودن کلید). هنگامی که سوئیچ بسته می شود، جریان وجود دارد، بدون مقاومت، این جریان به بی نهایت خواهد پرید. اما این افزایش زیاد جریان به این معنی است که پتانسیل تولید شده در سرتاسر سلف تغییر خواهد کرد. در برخی مواقع، تغییر پتانسیل در سراسر سلف بیشتر از تغییر در سرتاسر خازن خواهد بود (زیرا خازن با عبور جریان، بار خود را از دست می دهد)، و سپس جریان معکوس می شود و خازن را شارژ می کند. .این روند به تکرار ادامه خواهد داد - زیرا مقاومتی وجود ندارد.
به آن مدار LC می گویند زیرا یک سلف (L) و یک خازن (C) دارد - فکر می کنم این واضح است. تغییر پتانسیل در اطراف کل مدار باید صفر باشد (چون یک سیکل است) تا بتوانم بنویسم:
هم Q و هم I در طول زمان در حال تغییر هستند. بین Q و I ارتباط وجود دارد زیرا جریان نرخ زمانی تغییر شارژ خروجی از خازن است.
اکنون من یک معادله دیفرانسیل مرتبه دوم متغیر شارژ دارم. حل این معادله دشوار نیست - در واقع، من می توانم یک راه حل را حدس بزنم.
این تقریباً مشابه راه حل جرم روی فنر است (به جز در این مورد، موقعیت تغییر می کند، نه شارژ). اما صبر کنید! لازم نیست راه حل را حدس بزنیم، می توانید از محاسبات عددی نیز استفاده کنید این مشکل را حل کنید. اجازه دهید با مقادیر زیر شروع کنم:
برای حل عددی این مشکل، مسئله را به مراحل زمانی کوچک تقسیم می کنم. در هر مرحله زمانی، این کار را انجام می دهم:
من فکر می کنم این بسیار جالب است. حتی بهتر است، می توانید دوره نوسان مدار را اندازه بگیرید (از ماوس برای شناور کردن و یافتن مقدار زمان استفاده کنید)، و سپس از روش زیر برای مقایسه آن با فرکانس زاویه ای مورد انتظار استفاده کنید:
البته می توانید برخی از محتوای برنامه را تغییر دهید و ببینید چه اتفاقی می افتد - ادامه دهید، چیزی را برای همیشه از بین نمی برید.
مدل بالا غیر واقعی است. مدارهای واقعی (مخصوصا سیم های بلند در سلف ها) دارای مقاومت هستند. اگر بخواهم این مقاومت را در مدل خود وارد کنم، مدار به این صورت خواهد بود:
این معادله حلقه ولتاژ را تغییر خواهد داد. اکنون یک اصطلاح برای افت پتانسیل در مقاومت وجود دارد.
من دوباره می توانم از اتصال بین شارژ و جریان برای بدست آوردن معادله دیفرانسیل زیر استفاده کنم:
پس از افزودن یک مقاومت، این معادله دشوارتر خواهد شد و ما نمی توانیم فقط یک راه حل را حدس بزنیم. با این حال، اصلاح محاسبات عددی بالا برای حل این مشکل نباید خیلی سخت باشد. در واقع، تنها تغییر خطی است که مشتق دوم شارژ را محاسبه می کند. من یک عبارت برای توضیح مقاومت در آنجا اضافه کردم (اما نه مرتبه اول). با استفاده از یک مقاومت 3 اهم، نتیجه زیر را دریافت می کنم (دکمه پخش را دوباره فشار دهید تا اجرا شود).
بله، شما می توانید مقادیر C و L را نیز تغییر دهید، اما مراقب باشید. اگر آنها خیلی کم باشند، فرکانس بسیار بالا خواهد بود و باید اندازه مرحله زمانی را به مقدار کوچکتر تغییر دهید.
وقتی یک مدل می سازید (از طریق تجزیه و تحلیل یا روش های عددی)، گاهی واقعاً نمی دانید قانونی است یا کاملا جعلی است. یکی از راه های آزمایش مدل مقایسه آن با داده های واقعی است. اجازه دهید این کار را انجام دهیم. تنظیمات.
این کار به این صورت است. ابتدا، من از سه باتری نوع D برای شارژ خازن ها استفاده کردم. با نگاه کردن به ولتاژ خازن می توانم متوجه شوم که خازن تقریباً چه زمانی شارژ شده است. سپس باتری را جدا کنید و سپس کلید را ببندید. خازن را از طریق سلف تخلیه کنید. مقاومت فقط بخشی از سیم است - من مقاومت جداگانه ندارم.
من چندین ترکیب مختلف خازن و سلف را امتحان کردم و در نهایت به نتیجه رسیدم. در این مورد، من از یک خازن 5 μF و یک ترانسفورماتور بد ظاهر قدیمی به عنوان سلف استفاده کردم (در بالا نشان داده نشده است). در مورد ارزش آن مطمئن نیستم. اندوکتانس، بنابراین من فقط فرکانس گوشه را تخمین می زنم و از مقدار خازن شناخته شده خود برای حل 13.6 اندوکتانس هنری استفاده می کنم. برای مقاومت، سعی کردم این مقدار را با یک اهم متر اندازه گیری کنم، اما استفاده از مقدار 715 اهم در مدل من به نظر می رسد کارساز باشد. بهترین.
این نموداری از مدل عددی من و ولتاژ اندازه گیری شده در مدار واقعی است (من از یک پروب ولتاژ دیفرانسیل ورنیه برای بدست آوردن ولتاژ به عنوان تابعی از زمان استفاده کردم).
این یک تناسب کامل نیست، اما به اندازه کافی برای من نزدیک است. بدیهی است که می توانم پارامترها را کمی تنظیم کنم تا تناسب بهتری داشته باشم، اما فکر می کنم این نشان می دهد که مدل من دیوانه نیست.
ویژگی اصلی این مدار LRC این است که دارای فرکانس های طبیعی است که به مقادیر L و C بستگی دارد. فرض کنید من کار متفاوتی انجام دادم. اگر یک منبع ولتاژ نوسانی را به این مدار LRC وصل کنم چه می شود؟ در این مورد، حداکثر جریان در مدار به فرکانس منبع ولتاژ نوسانی بستگی دارد. وقتی فرکانس منبع ولتاژ و مدار LC یکسان باشد، حداکثر جریان را دریافت خواهید کرد.
یک لوله با فویل آلومینیومی یک خازن است و یک لوله با یک سیم یک سلف است. اینها به همراه (دیود و گوشی) یک رادیو کریستالی را تشکیل می دهند. بله، من آن را با برخی از لوازم ساده کنار هم قرار دادم (دستورالعمل های این YouTube را دنبال کردم. ویدئو). ایده اصلی این است که مقادیر خازن‌ها و سلف‌ها را تنظیم کنیم تا روی یک ایستگاه رادیویی خاص تنظیم شوند. نمی‌توانم آن را به درستی کار کنم - فکر نمی‌کنم ایستگاه‌های رادیویی AM خوبی در اطراف وجود داشته باشد (یا سلف من خراب است). با این حال، من متوجه شدم که این کیت رادیویی کریستالی قدیمی بهتر کار می کند.
ایستگاهی پیدا کردم که به سختی می‌توانم آن را بشنوم، بنابراین فکر می‌کنم رادیوی خودساخته من ممکن است برای دریافت ایستگاه به اندازه کافی خوب نباشد. اما این مدار تشدید RLC دقیقاً چگونه کار می‌کند و چگونه سیگنال صوتی را از آن دریافت می‌کنید؟ شاید در پست بعدی ذخیره خواهم کرد.
© 2021 Condé Nast.تمام حقوق محفوظ است. با استفاده از این وب سایت، موافقت نامه کاربر و خط مشی رازداری و بیانیه کوکی و همچنین حقوق حریم خصوصی کالیفرنیا خود را می پذیرید. به عنوان بخشی از شراکت وابسته ما با خرده فروشان، Wired ممکن است بخشی از فروش از محصولات خریداری شده از طریق وب سایت ما. بدون اجازه کتبی قبلی Condé Nast، مطالب موجود در این وب سایت قابل کپی، توزیع، انتقال، ذخیره سازی در حافظه پنهان یا استفاده دیگری نیست. انتخاب آگهی