uudised

Mis juhtub, kui panna vooluringi induktiivpoolid ja kondensaatorid? Midagi lahedat – ja see on tegelikult oluline.
Saate teha palju erinevat tüüpi induktiivpoolid, kuid kõige levinum tüüp on silindriline mähis-solenoid.
Kui vool läbib esimest ahelat, tekitab see magnetvälja, mis läbib teisi ahelaid.Kui amplituud ei muutu, siis magnetväljal tegelikult mingit mõju ei ole.Muutuv magnetväli tekitab elektrivälju teistes ahelates.Suund see elektriväli tekitab elektripotentsiaali muutuse nagu aku.
Lõpuks on meil seade, mille potentsiaalide erinevus on võrdeline voolu muutumise ajalise kiirusega (kuna vool tekitab magnetvälja). Selle võib kirjutada järgmiselt:
Selles võrrandis tuleb välja tuua kaks asja. Esiteks on L induktiivsus. See sõltub ainult solenoidi geomeetriast (või mis tahes kujundist) ja selle väärtust mõõdetakse Henry kujul. Teiseks on miinus See tähendab, et induktiivpooli potentsiaali muutus on vastupidine voolu muutusele.
Kuidas induktiivsus vooluringis käitub? Kui teil on konstantne vool, siis muutust ei toimu (alalisvool), seega pole induktiivpooli potentsiaalide erinevust - see toimib nii, nagu seda polekski. Kui on Kõrgsagedusvoolu (AC-ahel) korral on induktiivpooli vahel suur potentsiaalide erinevus.
Samuti on kondensaatoritel palju erinevaid konfiguratsioone. Lihtsaim kuju kasutab kahte paralleelset juhtivat plaati, millest igaühel on laeng (kuid netolaeng on null).
Nendel plaatidel olev laeng tekitab kondensaatori sees elektrivälja.Elektrivälja tõttu peab muutuma ka plaatide vaheline elektripotentsiaal.Selle potentsiaalide erinevuse väärtus sõltub laengu suurusest.Kondensaatori potentsiaali erinevus võib olla kirjutatud kui:
Siin on C mahtuvuse väärtus faradides - see sõltub ka ainult seadme füüsilisest konfiguratsioonist.
Kui kondensaatorisse siseneb vool, muutub tahvli laengu väärtus. Konstantse (või madala sagedusega) voolu korral jätkab vool plaatidele laengu lisamist potentsiaali suurendamiseks, nii et aja jooksul muutub potentsiaal lõpuks olema nagu avatud vooluahel ja kondensaatori pinge on võrdne aku pingega (või toiteallikaga). Kui teil on kõrgsageduslik vool, lisatakse laeng kondensaatori plaatidelt ja eemaldatakse see ilma laadimiseta akumulatsiooni korral käitub kondensaator nii, nagu seda polekski olemas.
Oletame, et alustame laetud kondensaatorist ja ühendame selle induktiivpooliga (vooluahelas pole takistust, kuna kasutan täiuslikke füüsilisi juhtmeid). Mõelge hetkele, mil need kaks on ühendatud. Eeldusel, et on olemas lüliti, saan joonistada. järgmine diagramm.
See juhtubki. Esiteks ei ole voolu (kuna lüliti on avatud). Kui lüliti on suletud, on vool, ilma takistuseta, see vool hüppab lõpmatuseni. See suur voolu suurenemine tähendab aga, et induktiivpoolis tekkiv potentsiaal muutub. Mingil hetkel on potentsiaali muutus induktiivpoolis suurem kui muutus kondensaatoris (kuna kondensaator kaotab voolu voolamisel laengu) ning seejärel pöördub vool ümber ja laadib kondensaatori uuesti .See protsess kordub edasi – kuna vastupanu pole.
Seda nimetatakse LC-ahelaks, kuna sellel on induktiivpool (L) ja kondensaator (C) – see on minu arvates ilmne. Kogu vooluringi potentsiaalne muutus peab olema null (kuna see on tsükkel), et saaksin kirjutada:
Nii Q kui ka I muutuvad ajas. Q ja I vahel on seos, kuna vool on kondensaatorist väljuva laengu muutumise ajaline kiirus.
Nüüd on mul laengumuutuja teist järku diferentsiaalvõrrand. Seda võrrandit pole keeruline lahendada – tegelikult võin lahenduse aimata.
See on peaaegu sama, mis vedru massi lahendus (välja arvatud sel juhul muudetakse asendit, mitte laengut). Aga oodake!Me ei pea lahendust ära arvama, võite kasutada ka arvulisi arvutusi, et lahendage see probleem. Lubage mul alustada järgmistest väärtustest:
Selle probleemi arvuliseks lahendamiseks jaotan probleemi väikesteks ajaetappideks. Igal ajaetapil teen järgmist.
Ma arvan, et see on päris lahe. Veelgi parem, kui saate mõõta ahela võnkeperioodi (kasutage hiirt hõljutamiseks ja ajaväärtuse leidmiseks) ning seejärel kasutage järgmist meetodit selle võrdlemiseks eeldatava nurksagedusega:
Muidugi saate programmis osa sisust muuta ja vaadata, mis juhtub - mine edasi, te ei hävita midagi jäädavalt.
Ülaltoodud mudel on ebareaalne. Reaalsetel vooluringidel (eriti induktiivpoolide pikad juhtmed) on takistus. Kui ma tahaksin selle takisti oma mudelisse lisada, näeks vooluahel välja selline:
See muudab pingeahela võrrandit. Nüüd on ka termin takisti potentsiaali languse kohta.
Järgmise diferentsiaalvõrrandi saamiseks saan uuesti kasutada laadimise ja voolu vahelist ühendust:
Pärast takisti lisamist muutub see võrrand keerulisemaks ja me ei saa lihtsalt lahendust "arvata". Siiski ei tohiks ülaltoodud arvulise arvutuse muutmine selle probleemi lahendamiseks olla liiga keeruline. Tegelikult on ainus muudatus on rida, mis arvutab laengu teise tuletise. Lisasin sinna termini takistuse selgitamiseks (kuid mitte esimest järku).Kasutades 3 oomi takistit, saan järgmise tulemuse (käivitamiseks vajutage uuesti esitusnuppu).
Jah, saate muuta ka C ja L väärtusi, kuid olge ettevaatlik. Kui need on liiga madalad, on sagedus väga kõrge ja peate muutma ajasammu suurust väiksemaks.
Kui teete mudelit (analüüsi või numbriliste meetodite abil), ei tea te mõnikord tegelikult, kas see on seaduslik või täiesti võlts. Üks võimalus mudelit testida on võrrelda seda tegelike andmetega.Teeme seda.See on minu seadistus.
See toimib nii.Kõigepealt kasutasin kondensaatorite laadimiseks kolme D-tüüpi akut.Kondensaatoril oleva pinge põhjal saan aru, millal kondensaator on peaaegu täielikult laetud.Järgmiseks ühendage aku lahti ja sulgege lüliti tühjendage kondensaator läbi induktiivpooli. Takisti on ainult osa juhtmest-mul ei ole eraldi takistit.
Proovisin mitut erinevat kondensaatorite ja induktiivpoolide kombinatsiooni ning lõpuks sain tööd. Sel juhul kasutasin induktiivpoolina 5 μF kondensaatorit ja halva välimusega vana trafot (pole ülal näidatud). Ma pole kindel selle väärtuses. induktiivsus, seega hindan lihtsalt nurga sagedust ja kasutan oma teadaolevat mahtuvuse väärtust, et lahendada 13,6 Henry induktiivsus. Takistuse jaoks proovisin mõõta seda väärtust oommeetriga, kuid 715 oomi väärtuse kasutamine minu mudelis näis toimivat. parim.
See on graafik minu numbrilisest mudelist ja mõõdetud pingest tegelikus vooluringis (kasutasin Vernier diferentsiaalpinge sondi, et saada pinget aja funktsioonina).
See ei sobi ideaalselt, kuid see on minu jaoks piisavalt lähedal. Ilmselgelt saan ma parameetreid natuke kohandada, et paremini istuda, kuid arvan, et see näitab, et mu mudel pole hull.
Selle LRC-ahela põhijooneks on see, et sellel on mõned omasagedused, mis sõltuvad L ja C väärtustest. Oletame, et ma tegin midagi teisiti. Mis siis, kui ma ühendan selle LRC-ahelaga võnkepingeallika? Sel juhul maksimaalne voolutugevus ahelas sõltub võnkepingeallika sagedusest.Kui pingeallika ja LC-ahela sagedus on sama, saate maksimaalse voolu.
Alumiiniumfooliumiga toru on kondensaator ja juhtmega toru on induktiivpool. Koos (dioodi ja kuulariga) moodustavad need kristallraadio. Jah, panin selle kokku mõne lihtsa tarvikuga (järgisin selle YouTube'i juhiseid video). Põhiidee on reguleerida kondensaatorite ja induktiivpoolide väärtusi, et need "häälestuksid" konkreetsele raadiojaamale. Ma ei saa seda korralikult tööle - ma ei usu, et läheduses on häid AM-raadiojaamu (või mu induktiivpool on katki). Kuid ma avastasin, et see vana kristallraadiokomplekt töötab paremini.
Leidsin jaama, mida ma vaevu kuulen, nii et arvan, et minu isetehtud raadio ei pruugi jaama vastuvõtmiseks piisavalt hea olla. Aga kuidas see RLC resonantsahel täpselt töötab ja kuidas sellest helisignaali saada? Võib-olla Salvestan selle tulevasse postitusse.
© 2021 Condé Nast.kõik õigused kaitstud.Seda veebisaiti kasutades nõustute meie kasutajalepingu ja privaatsuspoliitika ja küpsiste avaldusega, samuti teie California privaatsusõigustega. Osana meie sidusettevõtete partnerlusest jaemüüjatega võib Wired saada osa müük meie veebisaidi kaudu ostetud toodetest.Ilma Condé Nasti eelneva kirjaliku loata ei tohi sellel veebisaidil olevaid materjale kopeerida, levitada, edastada, vahemällu salvestada ega muul viisil kasutada.Reklaamivalik