Konditsionerlarni zaryadlash va tushirish jarayonlari

Kuchsiz zaryadlangan U kuchlanishli kondansatör va R kuchlanishli U kuchlanishli quvvat manbaiga qarshilik qiluvchi bir rezistorni U (shakl 16-4) dan iborat bo'lgan kontaktlarning zanglashiga olib chiqing.

Kondensatorni yoqish paytidagi kuchlanish hali to'ldirilmaganligi sababli, kuchlanishning dastlabki paytdagi kuchlanishida R ning qarshiligining kuchlanishi U ga teng, va kuchlanish paydo bo'ladi.

Shakl. 16-4. Konditsionerlarni zaryadlash

Oqimning o'tish jarayoni kondansatördeki Q zaryadini asta-sekin biriktirmekle bilan birga keladi, kuchlanish paydo bo'ladi va qarshilik R'de kuchlanish tushishi kamayadi:

kirchhoffning ikkinchi qonunidan kelib chiqqan holda. Shuning uchun, hozirgi kuch

zaryad birikmasining nisbati Q pasayadi, chunki elektronning oqimi pasayadi

Vaqt o'tishi bilan kondansatör zaryadlashni davom ettiradi, lekin Q zaryadi va uning zo'riqishi ko'proq va asta-sekin o'sib boradi (16-rasm) va oqim oqimi asta-sekin farqqa mutanosib kamayib boradi - kuchlanish

Shakl. 16-5. Kondansatkichni zaryad qilishda oqim va kuchlanish grafigi.

Vaqt etarlicha katta intervaldan keyin (nazariy jihatdan cheksiz katta), kondansatördeki kuchlanish, kuch manbai voltajına teng bo'lgan qiymatga etadi va oqim nolga teng bo'ladi - kondansatör uchlarini zaryadlash jarayoni.

Kondensatorni zaryadlash jarayoni uzoqroq bo'ladi, R konferentsiyasining qarshiligi, oqim kuchini cheklab qo'yadi va katta sig'imga ega bo'lgan katta kontsentratsiyali S kondansatörünün kattaligini oshiradi. Jarayonning tezligi devordagi vaqt sobitligi bilan tavsiflanadi

jarayon qanchalik sekinroq

Vaqtning doimiy sig'imi vaqtning o'lchamiga ega

O'chirish davridan boshlab bir vaqt oralig'idan so'ng, kondansatördeki kuchlanish energiya zo'riqishida taxminan 63% ga etadi va bir intervaldan so'ng, kondansatörün zaryadlash jarayoni tugagan hisoblanadi.

Zaryad olayotganda kondansatkich kuchlanishi

ya'ni eksponent funksiyaning qonuniga ko'ra pasayadi (16- rasm).

Kondansatör tushirish oqimi

ya'ni stress kabi, xuddi shu qonunga muvofiq kamayadi (6-7-rasm).

Elektr maydonida kondansatgichni zaryad qilish vaqtida saqlanadigan barcha energiya quvvati R. qarshilikda issiqlik sifatida chiqariladi.

Elektr quvvat manbasidan uzilgan zaryadlangan kondansatörning elektr maydoni uzoq vaqt davomida o'zgarmagan bo'la olmaydi, chunki kondansatör dielektri va uning qisqichlari orasidagi izolyatsiya bir necha o'tkazuvchanlikka ega.

Nomukammal dielektrik va izolyatsiyadan chiqqan kondansatör deşarjiga o'zini o'zi oqizish deyiladi. Kondensatorni o'z-o'zidan chiqarish uchun vaqt sobit plitalarning shakliga va ular orasidagi masofaga bog'liq emas.

Kondensatorni zaryad qilish va tushirish jarayoni transients deb ataladi.

§ 6. Kondensatorni zaryadlash va oqizish

Kondensatorni zaryad qilish uchun erkin elektronlar bir plastinkadan boshqasiga o'tkazilishi kerak. Elektronlarning bir plastinadan bir kondansatordan ikkinchisiga o'tishlari manba kuchlanishining ta'siri ostida ushbu manbani kondansatkich plitalariga ulagan simlar orqali amalga oshiriladi.

Kondensatorni yoqish paytida uning plitalari uchun hech qanday zaryad yo'q va unda kuchlanish nol m s = 0. Shuning uchun, zaryadlovchi oqimi manba r ning ichki qarshiligi bilan aniqlanadi va eng katta qiymati bor:

I C max = E / r ning ichida.

Kondansatkich plitalaridagi yig'imlar yig'ilganda, kuchlanish kuchayadi va manba ichki qarshiligidagi kuchlanishning tushishi manba emf va kondansatördeki voltaj (E - m s) orasidagi farqga teng bo'ladi. Shuning uchun, zaryadlovchi oqimi

i z = (E-m s) / r v.

Shunday qilib, kondansatördeki voltajın ortishi bilan zaryad oqimi pasayib, m = E'de nolga teng bo'ladi. Kondensator va kuchlanish oqimining vaqt o'tishi bilan voltajni o'zgartirish jarayoni shakl. 1. Zaryadning boshida kondansatkichdagi kuchlanish keskin ravishda oshib boradi, chunki zaryadlovchi oqimi eng yuqori qiymatga ega va kondansatör plitalari ustida quvvat sarflanishi jadal ravishda yuz beradi. Kondansatördeki voltaj ortadi, zaryad oqimi kamayadi va plitalar ustidagi zaryad birikishi sekinlashadi. Kondensatorning ish haqining davomiyligi uning sig'imiga va devordagi qarshiligiga bog'liq bo'lib, uning oshishi shikastlanish vaqtining ko'payishiga olib keladi. Kondansatörün kapasitesinin ortishi bilan, uning plitalari ustida to'plangan to'lovlar soni ortadi va agar qarshilik kuchayayotgan bo'lsa, zaryadlash oqimi kamayadi va bu bu plitalar ustida yig'imlarni pasaytiradi.

Agar zaryadlangan kondansatör plitalari har qanday R rezistentiga ulansa, unda kondansatkichdagi zaryadlanish sababli kondansatkichning tushirish oqimi oqadi. Elektron plastinkasidan chiqqan kondansatör (ortiqcha) bilan birga (agar ular etishmasligi bo'lsa) yana biriga o'tadi va plitalar potentsiallari tenglashtiriladi, ya'ni kondansatkichdagi kuchlanish nolga teng bo'ladi. Kondansatörün boşalması paytida voltaj o'zgarishi shakl. 2. Kondansatörün boşaltım oqimi, kondansatördeki voltajla orantılıdır (i r = m s / R) va uning o'zgarishi, voltajın o'zgarishiga o'xshaydi.

Chiqarishning boshlang'ich paytidagi kondansatör ustidagi kuchlanish eng yuqori (m s = E) va deşarj oqimi maksimal (I p max = E / R) deb hisoblanadi, shunda oqim tezlik bilan amalga oshiriladi. Voltning pasayishi bilan deşarj oqimi pasayadi va zaryadni bir plastinkadan ikkinchisiga uzatish jarayoni sekinlashadi.

Kondansatgichni oqizish jarayoni davrning qarshiligiga va kondansativning sig'imiga bog'liq bo'ladi va qarshiligi va qopqoqning ko'tarilishi deşarj vaqtini oshiradi. Qarshilik kuchayishi bilan deşarj oqimi pasayadi, plitalarning biridan ikkinchisiga zaryadni o'tkazish jarayoni sekinlashadi; kondansatkichning ortib borayotgan quvvati plyonkalarni zaryadini oshiradi.

Shunday qilib, bir kondansatör o'z ichiga olgan bir kontaktlarning zanglashiga olib, oqim, faqat zaryad va deşarj paytida, ya'ni plitalar ustidagi kuchlanish bir vaqtning o'zida bir o'zgarish yuzaga kelsa, o'tadi. Voltaj sobit bo'lsa, oqim kondansatörden geçmemektedir, ya'ni kondansatör to'g'ridan-to'g'ri oqimdan geçmemektedir, chunki dielektrik plitalari orasida joylashgan va natijada elektron ochiq.

Kondensatorni zaryad qilish paytida, u elektr energiyasini yig'ib, uni energiya manbasidan iste'mol qila oladi. Yig'ilgan energiya ma'lum bir vaqt uchun saqlanadi. Bir kondansatör boşaltıldığında, bu energiya tushirish qarshilikka o'tadi, isitish, ya'ni, elektr maydon energiyasi issiqlikka aylanadi. Kondansatör va uning kuchaytirgichlarining plastinkalaridagi quvvati qancha ko'p bo'lsa, unda katta quvvat saqlanadi. Kondensatorning elektr maydon energiyasi quyidagi ifoda bilan aniqlanadi

W = CU 2/2.

Agar 100 mF kuchlanishli bir kondansatör 200 V kuchlanishli bo'lsa, unda kondensatorning elektr maydonida saqlanadigan energiya W = 100 * 10 -6 • 200 2/2 = 2 J ni tashkil etadi.

Muqova

Laboratoriya ishlarini olib borish bo'yicha ko'rsatma 3.3

"Fizika" fanidan

Vladivostokda

Sarlavha

Rossiya Federatsiyasi Ta'lim va fan vazirligi

Tabiiy fanlar fakulteti

KAPATITORLARNI O'ZGARTIRISH VA IShLATISh TALABLARI. KAPASITOR KAPASITINI aniqlash

Vladivostokda

Uzoq Sharq Federal Universiteti

____________________________________________________________________________________________________________

Sarlavha aylanmasi

UDK 53 (o76.5)

O.V.Plotnikova

Kondensatorni zaryad qilish va tushirish jarayonlarini o'rganish. Kondansatör Imkoniyatlarni ta'rifi:o'quv qo'llanma "Fizika" fani bo`yicha №3 laboratoriya ishi uchun qo'llanma / Uzoq Sharq Federal Universiteti, Tabiiy Fanlar Akademiyasi [komp. O.V.Plotnikova]. - Vladivostok: Dalnevost. federal Univ., 2013. - b.

FEFU Tabiat fanlari fakulteti Umumiy fizika kafedrasida tayyorlangan qo'llanma "Elektr quvvati." Mavzusi bo'yicha qisqa nazariy materiallardan iborat. Kondensatorlar "va laboratoriya ishlarini bajarish bo'yicha ko'rsatmalar" Kondansatkichni zaryadlash va tushirish jarayonlarini o'rganish. Fizika "fanidan" Kondansativning sig'imini aniqlash ".

FEFU bakalavr talabalari uchun.

UDK 53 (o76.5)

© FSAEI "FEFU" QK, 2013 yil

Ishning maqsadi:bir kondansatörün zaryadlash va boşaltılması jarayonlarini ta'rif qiluvchi qonunlar, elektr davri pallasida vaqt sobit belgilash, noma'lum kondansatör kapasitansının belgilash.

Qisqacha nazariya

Elektr quvvati.

Supero'tkazuvchilar katta miqdorda bepul zaryadlangan zarralar bo'lgan moddalardir. Metall konstruktsiyalarda bunday zarralar erkin elektr, elektrolitlar - ijobiy va salbiy ionlar, ionlangan gazlar - ionlar va elektronlar.

Agar biz boshqa dirijyorlarning yonida dirijyorni ko'rib chiqsak, unda u faqatgina bitta. Tajriba shuni ko'rsatadiki, faqat bitta simobning potentsiali uning zaryadga to'g'ridan to'g'ri proportsionaldir. Supero'tkazuvchiga uning potentsialiga bo'lgan zaryadning nisbati o'tkazgichning elektr quvvati (yoki oddiygina quvvat) deb ataladi:

Shunday qilib, salohiyat potensialini kuchaytirish maqsadida o'tkazuvchiga bildirilishi kerak bo'lgan ish haqi miqdoriga bog'liq.

Imkoniyatlar o'tkazuvchanning o'lchamiga va shakliga, muhitning dielektrik qatlamiga bog'liq, bir nechta boshqa o'tkazgichlarning borligi va zaryadga yoki potensialga bog'liq emas. Shunday qilib, radius R ning yagona o'tkazuvchi to'pi uchun imkoniyatlar quyidagilardan iborat:

C = 4pe 0 R. (potentsial ph = dan boshlab

).

Bu erda e elektronning dielektrik sig'imi, e 0 esa elektr sobitdir.

SI sistemasidagi quvvati birligi Farada (F) deb ataladi. 1F = 1 .

Kondansatkichlar.

Imkoniyat nafaqat alohida o'tkazgichlarni emas, balki o'tkazuvchanlik tizimlarini ham qamrab oladi. Dielektrik qatlam bilan ajratilgan ikki simobdan iborat bo'lgan tizimga kondansator deb ataladi. Bu holda o'tkazgichlar kondansatör plitalari deb ataladi. Plitalardagi to'lovlar qarama-qarshi belgilarga ega, ammo ular bir xil darajada. Kondensatorning deyarli barcha maydoni plitalar va.

Kondensatorning quvvati kattaligi deb ataladi

C = , (1)

bu erda q plitalar birining zaryadining mutlaq qiymati, U plitalar orasidagi potentsial farq (kuchlanish).

Plitalarning shakliga qarab, kondansatörler to'g'ri, sferik, silindrsimondir.

Plastinalar S ning masofasi d bo'lgan joylarda tekis kondensatorning sig'imini topamiz va plitalar orasidagi bo'shliq dielektrik sobit e bilan dielektrik bilan to'ldiriladi.

Plitalar ustidagi zichlik zichligi s (s =) bo'lsa, u holda kondansatkichning maydon kuchi (maydon bir xil hisoblangan) tengdir:

E = =

Plitalar orasidagi potentsial farq dalaning kuchi bilan bog'liq: E =   qaerda U = Ed = olamiz =

(1) formulasidan foydalanib, tekis bir kondansatörning hajmi uchun ifodani qo'lga kiritamiz:

C = (2)

Kondansatkich aloqasi.

Ikkita asosiy aloqa turi ishlatiladi: ketma-ket va parallel.

Parallel aloqa bilan (1-rasm) umumiy batareya quvvati barcha kondansativlarning kondansatörlerinin yig'indisiga teng:

Hammasi bo'lib = S 1 + S 2 + S 3 + ... = sS i. (3)

Ketma-ket ulanishi bilan (2-rasm) umumiy quvvatning o'zaro nisbati barcha kondansativlarning kondansatörlerinin o'zaro jami tengdir:

. (4)

Agar N kondansatörleri bir xil imkoniyatlar C seriyali bo'lsa, jami imkoniyatlar: C jami. =

Shakl. Parallel ulanish. Shakl. 2. navbat bilan bog'lanish

Energiya kondansatörü

Agar kondansatgichni zaryad qilish jarayoni sekin (sekin-statsionar) bo'lsa, unda har bir daqiqada har qanday kondansatör plitasining potentsiali barcha nuqtalarda bir xil bo'ladi deb taxmin qilishimiz mumkin. Dq tomonidan ish haqi oshgani sayin, ish olib boriladi.

qaerda u kondansatör plitalari orasidagi voltajning bir lahzali qiymati. Buni hisobga olamiz

biz olamiz:

. Kapasitans voltaja bog'liq bo'lmasa, bu ish kondansatörün energiyasini oshirishga davom etadi. Ushbu ifoda bilan birlashamiz:

,

bu erda V - kondansatör energiyasi, U - zaryadlangan kondansatör plitalari orasidagi voltajdir.

Zaryadlovchi, kondansatör va kuchlanish o'rtasidagi munosabatni ishlatib, zaryadlangan kondansatörning energiyasini boshqa shakllarda ifodalash mumkin:

. (5)

Kvazistaryo oqimlari. Kondensatorni zaryad qilish va tushirish jarayoni.

Kondensatorni zaryad qilish yoki zaryad qilish paytida kondansatkich devirida oqim oqadi. Agar joriy o'zgarishlar juda sekin sodir bo'lsa, ya'ni oqim va emfdagi o'zgarishlarning elektron muvozanatini o'rnatish vaqtida kichik, keyin to'g'ridan-to'g'ri oqim qonunlari oniy qiymatlarini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin. Bunday asta-sekin o'zgaruvchan toklar "yarim-statsionar" deb nomlanadi.

Elektr muvozanatining nisbati yuqori bo'lganligi sababli, yarim oqimdagi oqimlarning jarayoni odatdagi ma'noda juda tez bo'lgan jarayonlarni o'z ichiga oladi: radiatsiyadagi o'zgaruvchan tok, ko'plab elektr tebranishlari. Quazer-statsionar - kondansatgichning zaryadlash yoki tushirish oqimlari.

Umumiy qarshiligi R bilan ko'rsatilgan elektr o'chirgichini ko'rib chiqing. O'chirishda emf bilan quvvat manbaiga ulangan C sig'imi bo'lgan bir kondansatkich mavjud. e (rasm 3).

Shakl. 3. Kondensatorni zaryad qilish va tushirish jarayoni.

Zaryadlovchi kondansatörü. Konturni qo'llash ε RC1e ikkinchi Kirchhoff qoidasi quyidagicha bo'ladi:

,

bu erda I, U - kondansatördeki oqim va voltajın oniy qiymatlari (elektron bypass yo'nalishi o'q bilan ko'rsatiladi).

Buni hisobga olamiz

,

Tenglikni bitta o'zgaruvchiga keltiring:

.

Biz yangi o'zgaruvchini joriy qilamiz:

. Keyin tenglama yoziladi:

.

O'zgaruvchilarni taqsimlash va integratsiyalashgan holda quyidagilarni amalga oshiramiz:

.

Doimiylikni aniqlash va boshlang'ich sharoitlarni qo'llash:

t = 0, U = 0, u = - e. Shundan keyin biz A = - e ga ega bo'lamiz. O'zgaruvchiga qaytish

nihoyat, kondansatör voltajı uchun iborani qo'lga qilamiz:

. (6)

Vaqt o'tishi bilan kondansatördeki voltaj ortadi, emfga asimptotik yaqinlashadi. (4-rasm).

Kondansatör oqimi.Ikkinchi Kirchhoff qoidasiga ko'ra CR2C kontur uchun: RI = U. Biz shuningdek quyidagilarni foydalanamiz:

va

(qarshi oqim oqimlari).

U o'zgaruvchiligini ko'rib chiqamiz:

. Integratsiyalashgan holda, biz quyidagilardan iborat:

.

Integral barqarorligi B boshlang'ich shartlardan aniqlanadi: t = 0, U = e. Keyin biz B = e ga ega bo'lamiz.

Kondansatördeki voltaj uchun, nihoyat:

. (7)

Vaqt o'tishi bilan kuchlanish pasayib, 0 ga yaqinlashadi (4-rasm, II).

Shakl. 4. Kondansatörün zaryadlash (I) va deşarj (II) xaritalari.

Vaqt doimiyligi. Kondensatorni zaryad qilish va tushirish jarayonlarining tabiati (elektr muvozanatini o'rnatish) quyidagi qiymatga bog'liq:

, (8)

vaqt o'lchamiga ega bo'lgan va elektr devorining vaqt simi deb nomlanadi. Vaqt sobitligi kondansatörün boşalmasının boshlanishidan keyin qancha kuchlanish geriliminin e (e = 2.71) bilan kamayganligini ko'rsatadi.

Boshqaruv nazariyasi

Quyidagi ifodani (7) aylantiramiz:

(RC = t hisoblang).

LnUga nisbatan t (chiziqli bog'liqlik) chizig'i y tizmasidan (lnU) koordinatali nuqtada (0; lnE) kesib o'tuvchi tekis chiziq bilan ifodalanadi (5-rasm). Ushbu grafadagi burchak koeffitsienti devordagi vaqtning sobitligini aniqlaydi:

, qaerdan

. (9)

Shakl. 5. Kondensatorni chiqarish vaqtida kuchlanishning tabiiy logaritmiga bog'liqligi

Formuladan foydalanib:

  va

, bir vaqtning o'zida uni olish mumkin

:

.

Shu yerdan:

. (10)

Tajribaviy sozlash

O'rnatish asosiy birlik - qo'shimcha elementlarni ulash uchun terminallar, quvvat manbai, raqamli multimetre va qarshilik va quvvatning turli qiymatiga ega mini-modul majmui bo'lgan o'lchash modulidan iborat.

Ishni bajarish uchun modulning yuqori panelida ko'rsatilgan diagramaga muvofiq elektr o'chiriladi. 1M nominal qiymatiga ega mini-modul «R1» raz'emlariga ulanadi, va «R 2» raz'emlariga nominal qiymati 100 Ō bo'lgan mini-modul ulanadi. "S" soketlariga ulangan tekshirilayotgan kondansatkichning ko'rsatkichlari o'qituvchi tomonidan belgilanadi. Amperetning uyasiga bir o'tish kabeli o'rnatilgan. Voltmetre rejimida voltmetre soketiga raqamli multimetri ulanadi.

Shuni ta'kidlab o'tish kerakki, zaryad-axlatga qarshilik rezistorlarining (mini-modullar) R va raqamli voltmetr RV ning qarshiligi kuchlanishni taqsimlovchi, bu esa kondansatördeki haqiqiy maksimal kuchlanishning e ga teng emasligiga olib keladi,

,

bu erda r 0 - quvvat manbaining qarshiligi. Vaqt doimiyligini hisoblashda tegishli tuzatishlarni kiritish kerak bo'ladi. Ammo, agar voltmetrning kirish qarshiligi (10 7 Ō) rezistorlarning qarshiligini sezilarli darajada oshirsa va manba qarshiligi kichkina bo'lsa, bu o'zgarishlar beparvo qilinadi.

Ish tartibi

1-jadval

2-jadval

3-jadval

O'lchov natijalarini qayta ishlash

O'lchov natijalariga ko'ra, talabalar quyidagi vazifalardan birini bajaradilar (o'qituvchi ko'rsatmasi bo'yicha).

1-masala. Kondansatör tushirish chizig'ini qurish va ushbu jarayonni tasvirlaydigan qonunni eksperimental tasdiqlash.

Jadval 1 va 3 dan olingan ma'lumotlardan foydalanib, C1 va C2 ​​kondansatörlerinin chiqish vaqtida kuchlanish vaqtini grafikalar bilan bog'lang. Ularni tahlil qiling, nazariy jihatlar bilan taqqoslang (4-rasm).

C1 va C2 ​​kondansatörlerinin oqlari (ln, t) grafigini yaratish. Tahlil qilish, nazariy jihatlar bilan taqqoslash (5-rasm).

Grafikalar bo'yicha K 1 va K 2 burchak koeffitsientlarini aniqlang. Burchak koeffitsientining o'rtacha qiymati tekis chiziqning burchak qismini belgilaydigan raqam sifatida topiladi:

.

Tasodifiy xatolar to'g'ri chiziqqa nisbatan eksperimental nuqtalarning o'zgarishi bilan grafik jihatdan hisoblanishi mumkin. Burchak koeffitsientining nisbiy xatosi quyidagi formula bo'yicha topiladi:

,

bunda d (lnU) eng uzoq tajriba nuqtasining to'g'ri chizig'idan sapma (lnU tizmasida proektsiyada)

- o'lchovlar o'tkaziladigan interval.

2-masala. Noma'lum kondansatörning sig'imini aniqlash.

Jadval 1 va 2 dan olingan ma'lumotlardan foydalanib, C1 va Sx kondansatörlerini zaryad qilish uchun kuchlanish vaqtiga oid grafiklarni tuzing. Ularni tahlil qiling, nazariy jihatlar bilan taqqoslang (4-rasm).

C1 va C x konnektatorlarini oqlari (ln, t) grafigini qurish. Ularni taqqoslang va vaqt sobit nisbati haqida xulosa (5-rasmga qarang).

Formuladan foydalanib (10) noma'lum qobiliyatni aniqlang, jadvallar va jadvallar 1 va 2 ma'lumotlarini qo'llang.

Burchak koeffitsiyentlarining k1 va e kx nisbiy xatolarini toping (1-sonli vazifaning 4-bandiga qarang).

Ruxsat etilgan va mutlaq xato o'rinlarini aniqlang:

,

.

Olingan qiymati Sx ni o'lchash usulida raqamli multimetre bilan o'lchanadigan qiymat bilan solishtiring. Xulosa qiling.

Qo'shimcha vazifa.

Formuladan foydalanib (5) ishlaydigan kondansatörning energiyasini hisoblang.

Test savollari

Kondansatkich nima? Kondansatör hajmi deb atalgan narsa nima?

Yassi kondansatgichning elektr maydoni uning plitalari orasidagi zich joylashganligini isbotlang.

2. 2 MF gacha bo'lgan qancha kondansatör olinishi va ularni qanday ulash kerakligi,

jami 5 mikrofaravt quvvatga ega bo'lish uchun?

Zaryadlangan kondansatörning energiyasini qanday topishim mumkin?

Qaysi oqimlarni "yarim" statsionar deb atashadi? Nima uchun kondansatkichning zaryadlash va tushirish oqimlari biroz barqaror deb tasniflanadi?

Qaysi qonunga ko'ra kondansatördeki kuchlanish jarayonlar a) zaryadlash va b) tushirishda o'zgaradi?

Vaqtning doimiy davri qanday namoyon bo'ladi? Bu nimaga bog'liq?

Nima uchun bu ish lnU qarshi t grafikini tuzadi?

Qanday qilib bu ishni elektr inshootining vaqt sobitligi aniqlaydi?

ADABIYOT

Trofimova T.I. Fizika kursi. / T.I. Trofimova. - M.: Oliy maktab, 2006-2009 yy., 544-yil.

Saveliev I.V. Fizika kursi. 3 jildda. 2-jild. Elektr. To'lqinlar va to'lqinlar. To'lqin optikasi. Ed. 3 - stereotip. / I.V. Saveliev - M.: Lan, 2007. - 480 p.

3. Grabovskiy R. I. Fizika kursi / R.I. Grabovskiy - Sankt-Peterburg: Lan nashriyoti, 2012. - 608s.

4 Zisman G. A., Todes O. M. Umumiy fizika kurs kursi. 3 jildda. Elektr va magnitlanish / G.A. Zisman, O.M. Todes - Sankt-Peterburg: «Lan», 2007. - 352k.

Trailer nomi

Ta'lim nashrlari

Tomonidan tuzilgan:

PlotnikovaOlga Vasilevna

KAPATITORLARNI O'ZGARTIRISH VA IShLATISh TALABLARI. KAPASITOR KAPASITINI aniqlash

"Fizika" fanidan 3.3-sonli laboratoriya ishlariga o'quv qo'llanma

Kompyuterning joylashuvi

Chop etish uchun imzolangan

Format 60x84 / 16. Usl. Uch.-iz.d.

Tirilish nusxalari. Buyurtma

Uzoq Sharq Federal Universiteti

SHEN FEFU Umumiy fizikasi kafedrasida chop etilgan

690091, Vladivostok, ul. Suxonova, 8

Kondansatkichning zaryadlanishi

Kondansatörü zaryad qilish uchun uni shahar oqimiga qo'shishingiz kerak. Shakl. 1 kondansatör zaryad davri ko'rsatilgan. Kondansatör C jeneratör terminallerine ulanadi. Kalit bilan siz devorni o'chirishingiz yoki ochishingiz mumkin. Kondensatorni zaryad qilish jarayonini batafsil ko'rib chiqing.

Jeneratör ichki qarshilikka ega. Kalit yopilganda, kondansatör E ga teng bo'lgan voltajga zaryadlanadi. g. Jeneratör: Uch = E. Bu holda, generatorning ijobiy qisqichiga ulangan plastinka musbat zaryad (+ q) oladi va ikkinchi plastinka kattaligi salbiy zaryadga teng (-q) oladi. Q zaryadining kattaligi C konnektomisining quvvati va uning plitalari zo'riqishida to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir: q = CUc

P - bu. 1

Kondansatör plitalarini zaryad qilish uchun, ularning biriga ega bo'lish kerak, ikkinchisi elektronni yo'qotishi kerak. Elektronlarning bir plastinadan boshqasiga o'tkazilishi generatorning elektromobil kuchi bilan tashqi devirda amalga oshiriladi va elektronlar bo'ylab harakatlanish jarayoni elektr energiyasidan ortiq emas. quvvatlovchi quvvati  Men to'layman

Quvvatlanish oqimi, odatda, kondansatördeki voltaj e ga teng bo'lmaguncha, odatda, soniyada mingdan biriga to'g'ri keladi. g. jeneratör Zaryadlash paytida kondansatör plitalaridagi kuchlanishning ko'tarilish grafigi shakl 5da ko'rsatilgan. 2 va u kuchlanish Uc muammosiz oshib borishi, tezda va keyinroq asta-sekin e ga teng bo'lgunga qadar ko'rish mumkinligini ko'rish mumkin. g. Bundan keyin kondansatördeki voltaj o'zgarmas qoladi.

Shakl. 2. Kondensatorni zaryad qilish paytida kuchlanish va oqim chizig'i

Kondansatör zaryad olayotgan paytda, zaryad oqimi elektron orqali o'tadi. Zaryadlovchi oqim grafigi shakl 1da ko'rsatilgan. 2, b. Dastlab, zaryadlovchi oqim eng katta qiymatga ega, chunki kondansatatordagi kuchlanish hali ham nolga teng va Oh qonuni bo'yicha, eo zar = E / Ri, chunki barcha elektronlar. g. Generator qarshilik RIga qo'llaniladi.

Kondansatörlerin zaryadga bo'lgani uchun, ya'ni, u yoğunlaşır, zaryad oqimi uchun pasayadi. Voltaj allaqachon kondansatörde bo'lsa, qarshilik voltaj tushishi e bilan farq qiladi. g. jeneratör va kondansatördeki voltaj, ya'ni E - U c tengdir. Shuning uchun, I zar = (E-Uc) / Ri

Bu shuni ko'rsatadiki, uc kuchayib, i-zaryad kamayadi va Uc = E da zaryadlovchi oqim nolga teng bo'ladi.

Kondansatkichni zaryad qilish jarayonining davomiyligi ikkita ulug'likka bog'liq:

1) generator Ri ning ichki qarshiligidan,

2) kondansatör kondansatöründen (C).

Shakl. 2-rasmda 10 mikroraytli quvvati bo'lgan kondansatkich uchun zararli oqimlarning grafiklari keltirilgan: 1-gachasi chastotada generatordan zaryadlash jarayoniga mos keladi. g. E = 100 V va ichki qarshiligi Ri = 10 Ohm bo'lgan bo'lsa, 2-sonli egri xuddi shu e ga ega generatordan zaryadlash jarayoniga mos keladi. D. s, lekin kam ichki qarshilik bilan: Ri = 5 Ohm.

Ushbu egri chog'larni taqqoslash shuni ko'rsatadiki, generatorning kichik ichki qarshiligi, oqlangan oqim kuchi dastlabki daqiqalarda ko'proq bo'ladi, shuning uchun zaryadlash jarayoni tezroq bo'ladi.

Shakl. 2. Turli qarshilik uchun zaryadlovchi oqimlarni jadvallar

Shakl. 3 ga o'xshash generatordan zaryad olayotganda zaryadlovchi oqimlarning jadvallarini solishtiradi. g. E = 100 V va ichki qarshiligi Ri = 10 ohm turli kapasitansli ikki kondansatör: 10 mikrofarad (egri 1) va 20 mikrofarad (egri 2).

Birinchi zarg'aldoq oqimining qiymati io zar = E / Ri = 100/10 = 10 A har ikkala kondansatör uchun ham bir xil, ammo undan katta kondansatör ko'proq elektr yig'ilgandan beri, zaryadlovchi oqimi ko'proq vaqt talab etiladi va zaryadlash jarayoni uzoqroq bo'ladi.

Shakl. 3. Turli quvvatlarda oqimlarni zaryadlovchi jadvallar

Kondansatör oqimi

Zaryadlangan kondansatörü generatordan ajrating va plitalarga qarshilikni qo'shing.

Kondansatör plitalari UC kuchlanishiga ega, shuning uchun yopiq elektr inshootida akkumulyator oqimi, oqim qopqoq oqimining oqimi deyiladi.

Hozirgi oqim kontsentratsiyani ijobiy plitasidan salbiy plastinkaga qarshilik orqali oqadi. Bu ortiqcha elektronlarning salbiy plastinkadan ijobiy tomonga o'tishiga to'g'ri keladi. Ikkala plastinaning potentsiallari teng bo'lgunga qadar ketma-ketlikning ramkalar jarayoni amalga oshiriladi, ya'ni ular orasidagi potentsial farq nolga teng: uch = 0.

Shakl. 4, a uchida u = 100 V dan nolga tushirilganda kondansatördeki voltajning pasayishi grafigini ko'rsatadi, kuchlanish birinchi navbatda tez va keyin sekinroq kamayadi.

Shakl. 4, b deşarj oqimining grafigini ko'rsatadi. Chiqish oqimining kuchi qarshilik R ning kattaligiga va Ohm qonuniga ko'ra Bitit = Uc / R

Shakl. 4. Kondensator tushirish uchun kuchlanish va oqim uchastkalari

Birinchi bosqichda, kondansatör plitalari ustidagi kuchlanish eng katta bo'lsa, deşarj oqimi ham eng katta bo'ladi va tushirish jarayonida uchdan kam kamayishi bilan deşarj oqimi pasayadi. Uc = 0 bo'lganda, tushirish oqimi to'xtaydi.

Olib tashlash davomiyligi quyidagiga bog'liq:

1) kondansator C dan

2) kondansatörün boşaltıldığı R qarshilik magnitlangan ustida.

Qarshilik R qanchalik ko'p bo'lsa, oqim tezroq yuz beradi. Bu katta qarshilik bilan deşarj oqimining kuchi kichikligi va kondansatör plitalari ustidagi yuk asta-sekin tushib ketishi bilan izohlanadi.

Buni bir xil kondansatör oqimining grafigida, 10 mikrorayt quvvatiga ega va 100 V kuchlanishli ikkita turli xil qarshilik qiymatiga ega bo'lgan (5-rasm) zaryadlangan: oqim 1da - R = 40 Ō da, i op = Uc / R = 100/40 = 2.5 A va egri 2 - 20 Ohm i yoki = 100/20 = 5 A.

Shakl. 5. Turli qarshilik uchun oqim oqimining grafigi

Kondensator katta bo'lsa, oqim ham asta-sekin. Buning sababi shundan iboratki, katta quvvat bilan kondansatör plitalari (ko'proq zaryad) ko'proq elektr miqdori bor va zaryadning uzilishi uchun ko'proq vaqt kerak bo'ladi. Bu 100 V kuchlanishli va quvvati R = 40 Ō ga teng bo'lgan kondansatör kengligi bo'lgan ikki kondansatör uchun, deşarj akımlarının grafikleriyle aniq ko'rsatilgan (6-shakl: 10 ˚ F bo'lgan bir kondansatör uchun eğrisi 1 va 20-gachasi kapasitör uchun egri 2 uf).

Shakl. Turli xil quvvatlar uchun oqim oqimining diagrammasi

Ko'rib chiqilgan jarayonlardan, kondansatkich akkumulyatorli oqimda faqat zaryadlanish va tushirish paytlarida, plitalardagi kuchlanish o'zgarganda, oqimga aylanishi mumkin.

Buning sababi shundaki, kuchlanish o'zgarganda, plitalar zaryadlari o'zgaradi va bu elektr energiyasini o'chirish orqali, masalan, elektr tokini o'tkazishi kerak. Zaryadlangan kondansatör to'g'ri oqimga ruxsat bermaydi, chunki uning plitalari o'rtasidagi dielektrik devorni ochadi.

Kondansatör energiyasi

Kondensatorni zaryad qilish jarayonida energiyani yig'adi, uni generatordan oladi. Bir kondansatör boşaltıldığında, elektr maydonining barcha energiyasi termal energiyaga aylanadi, ya'ni qarshilik isitadi, bu orqali kondansatör boşalmaktadır. Kondensatorning kuchlanishi va uning plastinalarida kuchlanish qancha ko'p bo'lsa, kondansatorning elektr maydonidagi energiya qanchalik katta bo'ladi. Kondansatörning U kuchlanishiga ega bo'lgan quvvatining miqdori U ga teng: W = W c = C2 / 2

Misol. Kondansator C = 500 V ning kuchlanishiga zaryadlangan 10 mF. Kondansatörün boşaltıldığı qarshilik issiqligida erkin bırakılacak energiyani tanlang.

Qaror. Bezovta qilinganida, kondansatör tomonidan saqlangan barcha energiya issiqqa aylanadi. Shuning uchun, W = W c = CU 2/2 = (10 x 10 -6 x 500) / 2 = 1.25 j.