1 Echte en ideale bronnen van e-mail. energie. Vervangingspatronen. Elke bron elektrische stroom zet andere soorten energie (mechanisch, licht, chemisch, enz.) om in elektrische energie. De stroom in de bron van elektrische energie is gericht van negatief naar positief vanwege externe krachten als gevolg van het type energie dat de bron omzet in elektriciteit. De echte bron van elektrische energie in de analyse van elektrische circuits kan in de vorm worden weergegeven spanningsbronof als een huidige bron. Hieronder wordt het weergegeven op het voorbeeld van een gewone batterij.
De manieren om een echte bron van elektrische energie te presenteren, verschillen van elkaar door equivalente circuits (berekende circuits). In Fig. 15 de echte bron wordt weergegeven (vervangen) door het spanningsbroncircuit, en in Fig. 16, wordt de echte bron gerepresenteerd (vervangen) door het huidige broncircuit.
|
|
|
||
|
|
|||
|
| |||
periode (T) - tijd (en) gedurende welke de variabele een volledige oscillatie maakt. frequentie - het aantal perioden per seconde. De frequentie-eenheid is Hertz (afgekort Hz), 1 Hz is gelijk aan één oscillatie per seconde. Periode en frequentie zijn afhankelijk T = 1 / f. Na verloop van tijd neemt de sinusoïdale waarde (spanning, stroom, emf) verschillende waarden aan. De waarde van de waarde op een bepaald moment wordt instantaan genoemd. amplitude - de grootste waarde van de sinusoïdale sterkte. De amplituden van stroom, spanning en emf worden aangeduid door hoofdletters met de index: I m, U m, E m, en hun ogenblikkelijke waarden zijn in kleine letters ik, u, e. De momentane waarde van een sinusoïdale grootte, bijvoorbeeld stroom, wordt bepaald door de formule i = I m sin (ωt + ψ), waarbij ωt + ψ de fase-hoek is die de waarde van de sinusoïdale grootte op een bepaald tijdstip bepaalt; ψ is de beginfase, dat is de hoek die de grootte van de hoeveelheid op het eerste moment bepaalt. Sinusoïdale grootheden met dezelfde frequentie maar verschillende beginfasen worden faseverschoven genoemd.
3 In Fig. 2 toont grafieken van sinusoïdale grootheden (stroom, spanning), verschoven in fase. Wanneer de beginfasen van twee grootheden ψ i = u zijn, is het verschil i ψ u = 0 en daarom is er geen faseverschuiving φ = 0 (figuur 3). De effectiviteit van de mechanische en thermische effecten van wisselstroom wordt geschat op basis van de huidige waarde. De effectieve waarde van wisselstroom is gelijk aan de waarde van gelijkstroom, die in een tijd gelijk aan één wisselstroomperiode dezelfde hoeveelheid warmte produceert in dezelfde weerstand als de wisselstroom. De effectieve waarde wordt in hoofdletters zonder index aangegeven: I, U, E. Fig. 2 Percelen van sinusvormige stroom en spanning, uit fase. Fig. 3 Fasensinusvormige stroom- en spanningsgrafieken
Voor sinusoïdale hoeveelheden zijn de effectieve en amplitudewaarden gerelateerd aan:
I = I M / √2; U = U M / √2; E = E M √2. De effectieve waarden van stroom en spanning worden gemeten met ampèremeters en voltmeters van wisselstroom, en het gemiddelde vermogen wordt gemeten met wattmeters.
4 . Handelende (effectieve) waardevan geweldwisselstroom noem de waarde van gelijkstroom, waarvan de actie hetzelfde werk (thermisch of elektrodynamisch effect) zal produceren als de wisselstroom in kwestie gedurende één periode. In de moderne literatuur wordt de mathematische definitie van deze grootheid vaak gebruikt - de rms-waarde van de wisselstroom. Met andere woorden, de huidige waarde van de stroom kan worden bepaald door de formule:
.
Voor harmonische stroomoscillaties
waar L de inductantie is.
formule capacitieve weerstand:
waar C de capaciteit is.
We stellen voor om het wisselstroomcircuit, dat één weerstand bevat, te overwegen en het in notebooks te tekenen. Na het controleren van de foto vertel ik dat elektrisch circuit (Fig. 1, a) onder de werking van wisselspanning wisselende stroomstromen, waarvan de verandering afhangt van de verandering in spanning. Als de spanning toeneemt, neemt de stroom in het circuit toe en bij een spanning gelijk aan nul is er geen stroom in het circuit. Het veranderen van de richting zal ook samenvallen met het veranderen van de richting van de spanning.
(Fig. 1, c).
Figuur 1. Wisselstroomcircuit met actieve weerstand: a - schema; b - vectordiagram; c - golfdiagram
Ik beeld grafisch stroom- en spanningssinusgolven af op het bord, die in fase samenvallen, waarbij wordt uitgelegd dat hoewel de periode en frequentie van oscillaties, evenals de maximale en effectieve waarden kunnen worden bepaald met behulp van een sinusgolf, het niettemin moeilijk is om een sinusgolf te construeren. Een eenvoudigere manier om stroom- en spanningswaarden weer te geven, is vector. Voor deze spanningsvector (op schaal) moet worden uitgesteld naar rechts van een willekeurig geselecteerd punt. De huidige vectorinstructeur suggereert dat studenten zichzelf uitstellen, in de herinnering dat de spanning en stroom in fase zijn. Na het construeren van het vectordiagram (figuur 1, b), moet worden aangetoond dat de hoek tussen de spannings- en stroomvectoren nul is, d.w.z. = 0. De sterkte van de stroom in een dergelijk circuit wordt bepaald volgens de wet van Ohm: Vraag 2. Een wisselstroomcircuit met inductieve weerstand Beschouw een wisselstroomcircuit (Fig. 2, a), dat een inductieve weerstand bevat. Een dergelijke weerstand is een spoel met een klein aantal windingen van een draad met een grote dwarsdoorsnede, waarin de actieve weerstand gelijk aan 0 wordt geacht.
Fig. 2. AC-circuit met inductieve impedantie
Rond de spoel draait als er een stroom door gaat, een wisselend magnetisch veld wordt gecreëerd, dat zelfinductie in de spoelen induceert. Volgens de regel van Lenz gaat de inductie altijd de oorzaak ervan tegen. En omdat de ede van zelfinductie wordt veroorzaakt door veranderingen in de wisselstroom, wordt ook de doorgang ervan voorkomen. De weerstand die wordt veroorzaakt door de ede van zelfinductie wordt inductief genoemd en wordt aangeduid met de letter x L. Inductieve weerstand van een spoel hangt af van de snelheid van verandering van stroom in de spoel en zijn inductantie L: waarbij X L - inductieve weerstand, Ohm; - hoekfrequentie van wisselstroom, rad / s; L - inductantie van een karkas, G.
Hoekfrequentie ==,
dus.
Capacitieve weerstand in het AC-circuit. Alvorens met de uitleg te beginnen, moet eraan worden herinnerd dat er een aantal gevallen zijn waarbij elektrische circuits, naast actieve en inductieve weerstanden, ook weerstand tegen elektrische capaciteit hebben. Apparaat ontworpen om te accumuleren elektrische ladingeneen condensator genoemd. De eenvoudigste condensator is twee bedrading gescheiden door een isolatielaag. Daarom hebben multicore-draden, kabels, motorwikkelingen enz. Een capacitieve weerstand. De verklaring gaat vergezeld van de weergave van een condensator van verschillende types en capaciteiten met hun aansluiting op een elektrisch circuit. Ik stel voor om het geval te overwegen wanneer één capacitieve weerstand heerst in het elektrische circuit, en actieve en inductieve kunnen worden verwaarloosd vanwege hun kleine waarden (figuur 6, a). Als de condensator is opgenomen in het DC-circuit, zal de stroom door het circuit niet passeren, omdat tussen de platen van de condensator een diëlektricum is. Als de capaciteit is aangesloten op een wisselstroomcircuit, stroomt er een stroom / stroom door het circuit, veroorzaakt door het opladen van de condensator. Het opladen vindt plaats omdat de wisselspanning van richting verandert en daarom, als we de ampèremeter op dit circuit aansluiten, zal het de laad- en ontlaadstroom van de condensator weergeven. De stroom loopt ook niet door de condensator. De sterkte van de stroomdoorgang in het circuit met capacitieve weerstand hangt af van de capacitieve weerstand van condensator Xc en wordt bepaald volgens de wet van Ohm 
waarbij U de spanning is van de bron van emf, V; HC - capaciteit, Ohm; / - huidige, A.
Fig. 3. AC-circuit met capacitieve impedantie
Capacitieve weerstand wordt op zijn beurt bepaald door de formule 
waar C de capaciteit van een condensator is, F. Ik stel voor dat studenten een vectordiagram van stroom en spanning in een circuit met capaciteit bouwen. Ik herinner u eraan dat bij het bestuderen van processen in een elektrisch circuit met capacitieve weerstand, de stroom voorloopt op de spanning met een hoek van f = 90 °. Deze faseverschuiving van stroom en spanning moet in het golfdiagram worden weergegeven. Ik beeld grafisch een spanningssinusgolf af op het bord (Fig. 3, b) en geeft de studenten de opdracht om onafhankelijk een stroom-sinusoïde op de tekening aan te leggen die een spanning van 90 ° te boven gaat
Sluit de ketting. Het circuit laadt de huidige condensator. Dit betekent dat aan de linkerkant van de condensator een aantal elektronen in de draad zal gaan en hetzelfde aantal elektronen van de draad naar de rechterzijde zal gaan. Beide platen worden geladen met tegenover elkaar liggende ladingen van dezelfde grootte.
Tussen de platen in het diëlektricum zal zijn elektrisch veld.
Breek nu het circuit. De condensator blijft opgeladen. Kort de draad van de facing in. De condensator wordt onmiddellijk ontladen. Dit betekent dat een teveel aan elektronen van de juiste plaat in de draad zal gaan en een gebrek aan elektronen zal van de draad naar de linkerzijde komen. Op beide platen van elektronen zal hetzelfde zijn, de condensator is ontladen.
Het wordt opgeladen tot een dergelijke spanning, die eraan is gekoppeld vanuit de stroombron.
Sluit de ketting. De condensator begon op te laden en werd onmiddellijk een bron van stroom, spanning, E.D. S. De figuur toont dat de E. D.S.-condensator gericht is tegen de stroombron die hem laadt.
De tegenactie van de elektromotorische kracht van een geladen condensator voor de lading van deze condensator wordt capacitantie genoemd.
Alle energie verbruikt door de huidige bron om de capacitieve te overwinnen
weerstand verandert in energie elektrisch veld condensator.
Wanneer de condensator alle energie van het elektrische veld zal ontladen
keert terug naar het circuit in de vorm van elektrische stroomenergie. daarom
capacitieve impedantie is reactief, d.w.z. geen onherstelbare energieverliezen veroorzaken.
 |
 |
 |
Schakel het DC-circuit in. De lamp knippert en gaat uit, waarom? Omdat het circuit de laadstroom van de condensator heeft gepasseerd. Zodra de condensator is opgeladen tot de accuspanning, stopt de stroom in het circuit.
Laten we nu het wisselstroomcircuit sluiten. In het eerste kwartaal van de periode neemt de spanning op de generator toe van 0 tot het maximum. In het circuit bevindt zich een laadstroomcondensator. In het tweede kwartaal van de periode daalt de spanning op de generator tot nul. De condensator ontlaadt zich door de generator. Daarna wordt de condensator opgeladen en ontladen. In het circuit zijn dus de laad- en ontlaadstromen van de condensator. Het licht zal altijd branden.
In een circuit met een condensator passeert de stroom het gehele gesloten circuit, inclusief het diëlektricum van de condensator. In een oplaadcondensator wordt een elektrisch veld gevormd dat het diëlektricum polariseert. Polarisatie is de rotatie van elektronen in atomen in langwerpige banen.
De gelijktijdige polarisatie van een groot aantal atomen vormt een stroom, genaamd biasstroom. Er is dus een stroom in de draden en in het diëlektricum met dezelfde waarde.
condensator wordt bepaald door de formule
Bij actieve weerstand vallen de spanning U-act en stroom I in fase samen. Bij capacitieve weerstand blijft de spanning U c 90 0 achter op de stroom I. De resulterende spanning die door de generator op de condensator wordt toegepast, wordt bepaald door de parallellogramregel. Deze resulterende spanning blijft achter bij stroom I onder een hoek φ altijd kleiner dan 90 0.
De resulterende weerstand van een condensator kan niet worden gevonden door de waarden van zijn actieve en capacitieve weerstanden op te sommen. Dit wordt gedaan door de formule
inhoud:Een van de belangrijkste apparaten in elektronica en elektrotechniek is een condensator. Nadat het elektrisch circuit is gesloten, het opladen begint, waarna het onmiddellijk een bron van stroom en spanning wordt, lijkt het elektromotorische kracht - EMF. Een van de belangrijkste eigenschappen van een condensator is een zeer nauwkeurige weergave van de capaciteitsformule. Dit verschijnsel treedt op als gevolg van het tegengaan van de EMF die is gericht tegen de stroombron die wordt gebruikt voor het opladen. De huidige bron kan de capacitieve weerstand alleen overwinnen door een aanzienlijke uitgave van zijn eigen energie, die de elektrische veldenergie van een condensator wordt.
Wanneer het apparaat wordt ontladen, wordt al deze energie teruggestuurd naar het circuit en wordt het de energie van de elektrische stroom. Daarom kan de capaciteit worden toegeschreven aan reactief, en geen onomkeerbare energieverliezen veroorzaken. De condensator wordt opgeladen tot het spanningsniveau dat aan de stroombron wordt gegeven.
Condensatoren behoren tot de meest voorkomende elementen die in verschillende worden gebruikt elektronische schakelingen. Ze zijn onderverdeeld in typen met karakteristieke kenmerken, parameters en individuele eigenschappen. De eenvoudigste condensator bestaat uit twee metalen platen - elektroden gescheiden door een diëlektrische laag. Elk van hen heeft zijn eigen uitgang, waardoor deze is verbonden met het elektrische circuit.
Er zijn kwaliteiten die alleen inherent zijn aan condensatoren. Ze geven bijvoorbeeld absoluut geen directe stroom door zichzelf, hoewel ze ervan worden opgeladen. Nadat de tank volledig is opgeladen, wordt de stroom volledig gestopt en neemt de interne weerstand van het apparaat een oneindig hoge waarde aan.
Compleet verschillend effect op de condensator, het stroomt vrij door de tank. Deze toestand wordt verklaard door constante ladings-ontladingsprocessen van de cel. In dit geval werkt niet alleen de actieve weerstand van de geleiders, maar ook de capaciteit van de condensator zelf, die optreedt als gevolg van het constant laden en ontladen ervan.
Elektrische parameters en eigenschappen van condensatoren kunnen variëren, afhankelijk van verschillende factoren. Allereerst zijn ze afhankelijk van de grootte en vorm van het product, evenals het type diëlektricum. Papier, lucht, plastic, glas, mica, keramiek en andere materialen kunnen in verschillende soorten apparaten worden gebruikt. de elektrolytische condensatoren Aluminium elektrolyt en tantaal elektrolyt worden gebruikt, waardoor ze een grotere capaciteit hebben.
De namen van andere elementen worden bepaald door de materialen van gewone diëlektrica. Daarom zijn ze geclassificeerd als papier, keramiek, glas, enz. Elk van hen, in overeenstemming met de kenmerken en kenmerken, wordt gebruikt in specifieke elektronische schakelingen, met verschillende parameters van elektrische stroom.
In dit verband, de applicatie keramische condensatoren nodig in circuits waar hoogfrequente interferentiefilters vereist zijn. Elektrolytische apparaten daarentegen filteren interferentie wanneer lage frequenties. Als u parallel beide soorten condensatoren aansluit, krijgt u een universeel filter dat op grote schaal in alle circuits wordt gebruikt. Ondanks het feit dat hun capaciteit een vaste waarde is, zijn er apparaten met een variabel vermogen, die worden bereikt door aanpassingen als gevolg van een verandering in de onderlinge overlapping van de platen. Een typisch voorbeeld zijn de condensatoren voor afstelling die worden gebruikt bij het aanpassen van elektronische apparatuur.
Wanneer de condensator in het DC-circuit wordt ingeschakeld, zal er gedurende een korte tijd een stroom langs het laadstroomcircuit lopen. Aan het einde van het opladen, wanneer de spanning van de condensator overeenkomt met de spanning van de stroombron, stopt de kortstondige stroom in het circuit. Aldus zal volledig bij een constante stroom een soort van open circuit of weerstand zijn met een oneindig grote waarde. Met wisselstroom gedraagt de condensator zich volledig anders. Het laden ervan in een dergelijk circuit zal afwisselend in verschillende richtingen worden uitgevoerd. De wisselstroom in het circuit wordt op dit moment niet onderbroken.
Een meer gedetailleerd onderzoek van dit proces wijst op een nulspanningswaarde in de condensator op het moment van opname. Na ontvangst aan hem wisselspanning het netwerk begint op te laden. Op dit moment neemt de netspanning tijdens het eerste kwartaal van de periode toe. Naarmate de platen ladingen verzamelen, neemt de spanning van de condensator zelf toe. Nadat de netspanning aan het einde van het eerste kwartaal van de periode maximaal is, stopt het opladen en wordt de huidige waarde in het circuit nul.
Er is een formule voor het bepalen van de stroom in een condensatorschakeling: I = Δq / Δt, waarbij q de hoeveelheid elektriciteit is die door het circuit stroomt gedurende een periode t. In overeenstemming met de wetten van de elektrostatica, zal de hoeveelheid elektriciteit in het apparaat zijn: q = C x Uc = C x U. In deze formule is C de capaciteit van de condensator, U is de netspanning, Uc is de spanning op de elementplaten. In de uiteindelijke vorm ziet de huidige formule in het circuit er als volgt uit: i = C x (ΔUc / Δt) = C x (ΔU / Δt).
Wanneer het tweede kwartaal van de periode plaatsvindt, neemt de netspanning af en begint de condensator te ontladen. De stroom in het circuit verandert van richting en stroomt in de tegenovergestelde richting. In de volgende helft van de periode verandert de richting van de netspanning, wordt het element opgeladen en begint het weer te ontladen. De stroom die aanwezig is in het circuit met een condensatorcapaciteit, bevindt zich 90 graden verder in fase van de spanning op de platen.
Vastgesteld wordt dat veranderingen in de stroom van de condensator plaatsvinden met een snelheid die evenredig is met de hoekfrequentie ω. Daarom blijkt, in overeenstemming met de reeds bekende stroomformule in de schakeling i = C x (AU / Δt), dat de effectieve stroomwaarde ook een verhouding zal zijn tussen de snelheid van spanningsverandering en de hoekfrequentie ω: I = 2π xfx C x U .
Dan is het helemaal niet eenvoudig om de waarde van de capaciteit of reactantie van de capaciteit in te stellen: xc = 1 / 2π x f x C = 1 / ω x C. Deze parameter wordt berekend wanneer de condensatorcapaciteit is aangesloten op het AC-circuit. Daarom is, in overeenstemming met de wet van Ohm in een wisselstroomcircuit met ingeschakelde condensator, de waarde van de stroomsterkte als volgt: I = U / xc, en de spanning op de platen is: Uc = Ic x xc.
Een deel van de netspanning die kan worden toegeschreven aan de condensator, de zogenaamde capacitieve spanningsval. Het is ook bekend als de reactieve spanningsterm, aangeduid door het symbool Uc. De waarde van capaciteit xc, evenals de waarde van inductieve weerstand xi, is direct gerelateerd aan de frequentie van de wisselstroom.
VASTSTELLING
condensatorIn het eenvoudigste geval bestaat het uit twee metalen geleiders (platen) die gescheiden zijn door een diëlektrische laag. Elk van de condensatorplaten heeft zijn eigen uitgang en kan worden aangesloten op een elektrisch circuit.
Een condensator wordt gekenmerkt door een aantal parameters (capaciteit, bedrijfsspanning enzovoort), een van dergelijke kenmerken is weerstand. De condensator mist praktisch de constante elektrische stroom. Dat wil zeggen, de weerstand van de condensator is oneindig groot voor gelijkstroom, maar dit is het ideale geval. Een zeer kleine stroom kan door een echt diëlektricum stromen. Deze stroom wordt lekstroom genoemd. Lekstroom is een indicator van de diëlektrische kwaliteit, die wordt gebruikt bij de fabricage van een condensator. In moderne condensatoren is de lekstroom een fractie van de microampere. De weerstand van de condensator kan in dit geval worden berekend met behulp van de wet van Ohm voor een deel van het circuit, wetende de grootte van de spanning waaraan de condensator is opgeladen en de lekstroom. Maar meestal bij het oplossen van onderwijsproblemen, de weerstand van de condensator gelijkstroom beschouwd als oneindig groot.
Wanneer de condensator in het circuit met wisselstroom wordt ingeschakeld, stroomt de stroom vrij door de condensator. Dit wordt heel eenvoudig uitgelegd: er is een proces van constant laden en ontladen van de condensator. Er wordt gezegd dat de capaciteit van de condensator aanwezig is in het circuit, in aanvulling op de actieve weerstand.
En dus gedraagt de condensator, die is aangesloten op het wisselstroomcircuit, zich als een weerstand, dat wil zeggen, deze beïnvloedt de sterkte van de stroom die in het circuit stroomt. De waarde van de capaciteit wordt aangeduid als, de waarde ervan is gerelateerd aan de frequentie van de stroom en wordt gedefinieerd door de formule:
waar is de frequentie van de wisselstroom; - hoekfrequentiestroom; C - condensatorcapaciteit.
Als een condensator is aangesloten op een wisselstroomcircuit, wordt er geen stroom verbruikt, omdat de fase van de stroom ten opzichte van de spanning wordt verschoven met. Als we een periode van oscillatie van de stroom in het circuit (T) beschouwen, gebeurt het volgende: wanneer de condensator oplaadt (dit is), wordt de energie in het veld van de condensator opgeslagen; in het volgende tijdsinterval () ontlaadt de condensator en brengt energie over naar het circuit. Daarom wordt de capaciteit reactief genoemd (zonder watt).
Opgemerkt moet worden dat in elke echte condensator de werkelijke stroom (vermogensverlies) nog steeds wordt besteed wanneer de wisselstroom daar doorheen stroomt. Dit komt omdat er veranderingen optreden in de diëlektrische toestand van de condensator. Bovendien is er enige lekkage in de isolatie van de condensatorplaten, dus er is een lichte weerstand, die parallel is verbonden met de condensator.
VOORBEELD 1
| taak | Het oscillerende circuit heeft een weerstand (R), een inductor (L) en een condensatorcapaciteit C (figuur 1). Er is een externe spanning op aangesloten, waarvan de amplitude gelijk is en de frequentie is. Wat is de amplitude van de stroom in het circuit? |
| beslissing | De weerstand van de schakeling in Fig. 1 bestaat uit de actieve weerstand R, de capacitieve weerstand van de condensator en de weerstand van de inductor. impedantie Chain (Z), die de bovenstaande elementen bevat, wordt gevonden als: De wet van Ohm voor ons deel van de keten kan worden geschreven als: Druk de gewenste amplitude van de stroom van (1.2) uit, vervang in plaats van Z de rechterkant van de formule (1.1), we hebben:
|
| Het antwoord |  |
