دائرة تذبذبية تتكون من ملف ومكثف. الدائرة التذبذبية الموازية. سلسلة تتأرجح الدائرة
26.12.2014
الدرس 32 (الصف الحادي عشر)
موضوع. تكرار الاهتزازات الطبيعيةكفاف. صدى
1. الرنين عند دراسة الاهتزازات الميكانيكية القسرية، أصبحنا على دراية بهذه الظاهرة صدى. يتم ملاحظة الرنين عندما يتزامن التردد الطبيعي لاهتزازات النظام مع تردد تغير القوة الخارجية. إذا كان الاحتكاك صغيرًا، فإن سعة الاهتزازات القسرية في حالة الرنين تزداد بشكل حاد. إن تزامن شكل المعادلات لوصف التذبذبات الميكانيكية والكهرومغناطيسية (يسمح لنا باستخلاص استنتاج حول إمكانية الرنين أيضًا في الدائرة الكهربائية، إذا كانت هذه الدائرة عبارة عن دائرة تذبذبية ذات قيمة معينة التردد الطبيعيتردد.
لتحفيز تذبذبات الكوارتز، تم ربط أقطاب الذهب ميكانيكيًا بملامسات معدنية. هذه معدات معقدة ومكلفة لمختبرات التدريس وتم استخدامها فقط لغرض تفصيل مفهوم المعادل الكهروميكانيكي الذي تمت مناقشته في هذا النص. ومع ذلك، يمكن أيضًا إجراء التجربة باستخدام دائرة مذبذب وعداد تردد فقط، وهي معدات شائعة في مختبرات الفيزياء التعليمية.
بالإضافة إلى ذلك، يتراوح التردد من -10 كيلو هرتز إلى 10 كيلو هرتز بالنسبة إلى تردد الرنين لبلورة الكوارتز. الموصلية تتناسب مع التيار المحدد وتعطى كمثال. لإظهار تجربة توضح القياس الكهروميكانيكي المتعلق بالمفاهيم الفيزيائية والكيميائية، يُقترح إجراء دراسة لتكوين الفيلم ذاتية التجميع. تعد دراسة تكوين هذه الطبقات أمرًا مهمًا للغاية لأنها هي المفتاح للحصول على أجهزة الاستشعار الحيوية: ففي هذه الهياكل يتم إنشاء أجهزة الاستشعار الحيوية.
أثناء الاهتزازات الميكانيكية، يتم التعبير عن الرنين بوضوح عند قيم منخفضة لمعامل الاحتكاك. في الدائرة الكهربائية، يتم لعب دور معامل الاحتكاك من خلال مقاومته النشطة R. بعد كل شيء، فإن وجود هذه المقاومة في الدائرة هو الذي يؤدي إلى تحويل الطاقة الحالية إلى طاقة داخلية للموصل (الموصل يسخن). ولذلك، ينبغي التعبير بوضوح عن الرنين في الدائرة التذبذبية الكهربائية عند المستوى المنخفض المقاومة النشطةر.
ومن المهم التأكيد على أن التجربة التي أجريت هنا توضح تطبيق مفاهيم القياس الكهروميكانيكي في مجال معين من الكيمياء الحيوية أو الكيمياء اعتمادًا على المنهج الذي يريد معلم الفصل نقله إلى طلابه. ومع ذلك، من المهم ملاحظة أنه حتى في الحالات التي لا يتم فيها استيفاء مثل هذا الشرط، كما هو الحال في التجربة الحالية، تكون العلاقة صالحة دائمًا من وجهة نظر نوعية. كلما كان هناك الرابطة الكيميائية، تحدث استجابة كهربائية، أي تغير في تردد التذبذب.
أنا وأنت نعلم بالفعل أنه إذا كانت المقاومة النشطة صغيرة، فسيتم تحديد التردد الدوري الطبيعي للتذبذبات في الدائرة من خلال الصيغة 
يجب أن تصل القوة الحالية أثناء التذبذبات القسرية إلى القيم القصوى عند التردد جهد التيار المترددالمطبق على الدائرة يساوي التردد الطبيعي للدائرة التذبذبية:
الرنين في دائرة تهتز كهربائياهي ظاهرة الزيادة الحادة في سعة التذبذبات القسرية لقوة التيار عندما يتزامن تردد الجهد المتناوب الخارجي مع التردد الطبيعي للدائرة التذبذبية.
هذه المعلومات مهمة لأنها تسمح بتصميم أجهزة الاستشعار الحيوية، أي الكشف الكيميائي الحيوي أو الجزيئي الحيوي للإشارة الكهربائية. هذه هي الطريقة التي يتم بها تطوير أجهزة الاستشعار البيولوجية بناءً على مفاهيم قياس الجاذبية الكهربائية. تكمن أهمية طرق قياس الجاذبية الكهربية في دقتها العالية، حيث يمكن اكتشاف تغيرات صغيرة في الكتلة المترسبة على بلورة الكوارتز.
في هذه الحالة، يمكن مناقشة مفاهيم اللزوجة المرنة، وما إلى ذلك. إذا كانت التجربة موجهة مباشرة إلى طلاب الفيزياء، حيث يمكن استخدام نهج أكثر تعمقا. توفر التجربة المكافئة الكهروميكانيكية المقترحة هنا، بالإضافة إلى كونها متعددة التخصصات من حيث أنها يمكن أن تعمل مع دورات الفيزياء والكيمياء وعلم الأحياء، البيانات ذات الصلة بالمواد التي يتم تدريسها بسبب استكشاف التشابه بين المولدات الميكانيكية والكهربائية للكشف الدقيق عن الكتلة .
السعة الحالية عند الرنين.كما في حالة الرنين الميكانيكي، ينشأ رنين في الدائرة التذبذبية الظروف المثلىلتدفق الطاقة من مصدر خارجي إلى الدائرة. تصل الطاقة في الدائرة إلى الحد الأقصى عندما يكون التيار في الطور مع الجهد. يوجد هنا تشابه كامل مع الاهتزازات الميكانيكية: عند الرنين في النظام التذبذبي الميكانيكي قوة خارجية(مشابه للجهد في الدائرة) يكون في الطور مع السرعة (مشابه للتيار).
وبالإضافة إلى ذلك، يمكن إجراء التجربة باستخدام نهج مختلفةاعتمادًا على مستوى المعرفة التي يجب تدريسها للطلاب، أي من وجهة نظر مادية، وكذلك مع التخصصات الأخرى، يمكن استخدام النهج السطحي والأعمق.
الكهرباء هي عمليًا كل ما نقوم به الآن، بشكل مباشر أو غير مباشر، وتلعب دورًا أساسيًا في حياتنا؛ سواء كان ذلك مشاهدة التلفزيون أو الشحن الهاتف المحمولأو حتى قراءة كتاب في الليل، والكهرباء عنصر لا غنى عنهفي معظم الأحداث التي نقوم بها.
ليس مباشرة بعد تشغيل الجهد المتردد الخارجي، يتم إنشاء قيمة تيار الرنين في الدائرة. يزداد سعة التقلبات الحالية تدريجياً - حتى تصبح الطاقة المنطلقة خلال الفترة على المقاوم مساوية للطاقة التي تدخل الدائرة خلال نفس الوقت: 
ولهذا السبب، فإن النظام الكهربائي لمعظم المباني الحديثة معقد للغاية، وقادر على إرضاءه في نفس الوقت احتياجات مختلفة; لذلك من المهم ألا يكون هناك أي إزعاج أو خطر على أولئك الذين سيستخدمون هذا الموقع، يوصى بشدة بإجراء التركيبات الكهربائية لأي مبنى متخصص من ذوي الخبرة، من يعرف جيدًا ما تفعله؟
مما لا شك فيه أن العمل بالكهرباء مهمة للخبراء، لأنه على الرغم من ذلك القوة الدافعة الحياة الحديثة، يمكن أن يكون خطيرًا جدًا عندما عمل سيء. إن المشكلات مثل الصدمات الكهربائية وحروق الأجهزة ليست سوى بعض من المخاطر الأكثر وضوحًا للتركيب السيئ. المضاعفات الأخرى مثل الدوائر القصيرة والحمل الزائد للسائق، على سبيل المثال، على الرغم من أنها تبدو أقل إثارة للقلق في البداية، إلا أنها خطيرة بنفس القدر، وتحدث تقريبًا دون أن يلاحظها أحد ويمكن أن تسبب أضرارًا كبيرة، مثل الانفجارات والحرائق.
وبالتالي، يتم تحديد سعة تذبذبات الحالة المستقرة للقوة الحالية عند الرنين بواسطة المعادلة 
عند R 0، تزداد قيمة الرنين للتيار إلى أجل غير مسمى: (I m) res. على العكس من ذلك، مع زيادة R، تنخفض القيمة القصوى للتيار، وبشكل عام R لم يعد من المنطقي الحديث عن الرنين. اعتماد السعة الحالية على التردد في مقاومات مختلفة(ر1< R 2 < R 3) показана на рисунке 4.19.
بالتزامن مع زيادة شدة التيار عند الرنين، تزداد الفولتية على المكثف والمحرِّض بشكل حاد. هذه الفولتية ذات المقاومة النشطة أعلى بعدة مرات من الجهد الخارجي.
تسمى "الدائرة القصيرة" نسبة إلى ظاهرة تحدث في الدوائر الكهربائية عندما تكون مقاومتها الكهربائية صغيرة جداً وبسبب ذلك يصل التيار الواصل إليها بشدة مستويات عاليةشدة، مما يسبب إطلاقًا كبيرًا وبالتالي ارتفاع درجة حرارة السائقين.
قد يبدو قصر الدائرة الكهربائية مشكلة بسيطة، لكنه قد يكون خطيرًا للغاية، حيث لا يقتصر تأثيره على التسبب في عدم الاستقرار واحتراق الأجهزة الإلكترونية فحسب، بل يتسبب أيضًا في حوادث أكثر خطورة مثل الحرائق، على سبيل المثال. وذلك لأن معظم الأسلاك والمكونات الكهربائية المباعة في السوق مصممة لتحمل مستوى معين من التيار، مما يعرض هذه المواد لتيارات زائدة على مدى فترة من الزمن، مما يجعلها تبدأ في التصرف بشكل غير طبيعي، كالذوبان على سبيل المثال، مما يخلق شرارة قد يسبب حريقا.
استخدام الرنين في الاتصالات الراديوية.تستخدم ظاهرة الرنين الكهربائي على نطاق واسع في الاتصالات الراديوية. تثير موجات الراديو من محطات الإرسال المختلفة تيارات متناوبة بترددات مختلفة في هوائي الراديو، حيث تعمل كل محطة راديو مرسلة على ترددها الخاص. تقترن الدائرة التذبذبية حثيًا بالهوائي (الشكل 4.20). بسبب الحث الكهرومغناطيسيفي الملف الكنتوري، تنشأ المجالات الكهرومغناطيسية المتناوبة للترددات المقابلة والتذبذبات القسرية للقوة الحالية لنفس الترددات. ولكن فقط عند الرنين ستكون تقلبات التيار في الدائرة والجهد فيها كبيرة، أي من تذبذبات الترددات المختلفة المثارة في الهوائي، تختار الدائرة فقط تلك التي يكون ترددها مساويًا لترددها. يتم ضبط الدائرة على التردد المطلوب عادة عن طريق تغيير سعة المكثف. يتضمن هذا عادةً ضبط الراديو على محطة راديو معينة. 
ضرورة مراعاة إمكانية الرنين في الدائرة الكهربائية. في بعض الحالات، يمكن أن يسبب الرنين في الدائرة الكهربائية ضرر كبير. إذا لم تكن الدائرة مصممة للعمل في ظل ظروف الرنين، فإن حدوثها يمكن أن يؤدي إلى وقوع حادث.
وتزداد المشكلة سوءًا لأن هذا النوع من المشكلات في معظم الحالات لا يعطي إشارات تحذيرية واضحة، ويحدث دون أن يلاحظها أحد تقريبًا؛ عندما تضغط على المفتاح وترى أن الضوء لا يضيء، على سبيل المثال، أول شيء نفكر فيه هو أنه ليس لدينا كهرباء، أو أن الزر نفسه مكسور، ولكن ليس أنه قد يحدث ماس كهربائي، بل هو خطر.
ليس هناك أسرار مع الكهرباء: أفضل طريقةطريقة منع ذلك هي الاستعانة بمحترف جيد يقوم بتصميم النظام الكهربائي لمنزلك بعناية ووعي كافيين، وإنشاء تصميم صحيح تقنيًا ويناسب احتياجاتك. لذلك لا تتكاسل وتتسرع في القيام بهذا المشروع؛ اقض بعض الوقت في التحدث مع المختص المسؤول، واشرح له عاداتك واحتياجاتك حتى يتمكنوا من إنشاء نظام لا يخاطر بالإرهاق.
يمكن للتيارات العالية بشكل مفرط أن تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأسلاك. الفولتية العالية تؤدي إلى انهيار العزل.
غالبًا ما حدثت حوادث من هذا النوع مؤخرًا نسبيًا، عندما كان لدى الناس فهم سيء لقوانين التذبذبات الكهربائية ولم يعرفوا كيفية حساب الدوائر الكهربائية بشكل صحيح.
مع التذبذبات الكهرومغناطيسية القسرية، يكون الرنين ممكنا - زيادة حادة في سعة تذبذبات التيار والجهد عندما يتزامن تردد الجهد المتناوب الخارجي مع التردد الطبيعي للتذبذبات. تعتمد جميع الاتصالات الراديوية على ظاهرة الرنين.
ومع ذلك، فمن الجدير بالذكر: بغض النظر عما يحدث، لا علاقة له بـ "القطط" أو الغامبيارا! قد يبدو الأمر بسيطًا ورخيصًا في البداية، لكن عليك أن تدرك أنه بالإضافة إلى المخاطرة بحياتك وعائلتك، يمكن أن تكون التكاليف أعلى بكثير بسبب الأضرار الناجمة عن الحادث.
نظرًا لأن هدفنا دائمًا هو الاستعداد للحوادث ومنعها، ففي بعض الأحيان لا يوجد مخرج وتحدث بنفس الطريقة لعدة أسباب. مما لا شك فيه أنه مهما حاولنا الاستعداد، فإننا محصنون ضد الحوادث، مثل احتمال شراء بعض المواد التي بها عيوب تصنيع مثلا، والتسبب في وقوع حادث.
2. مولد الترانزستور. التذبذبات الذاتية
تنشأ التذبذبات القسرية التي تناولناها حتى الآن تحت تأثير الجهد المتردد الناتج عن المولدات الكهربائية في محطات توليد الطاقة. لا تستطيع هذه المولدات إنتاج التذبذبات عالية التردد اللازمة للاتصالات الراديوية. ستكون هناك حاجة إليها بشكل مفرط سرعة عاليةدوران الدوار. يتم الحصول على تذبذبات عالية التردد باستخدام أجهزة أخرى، على سبيل المثال باستخدام مولد الترانزستور. تم تسميته بهذا الاسم لأن أحد أجزائه الرئيسية هو جهاز أشباه الموصلات - الترانزستور.
ولهذا السبب، من المهم دائمًا أن تكون لديك معدات السلامة مثل طفايات الحريق والخراطيم وغيرها في بيئتك. في الواقع، على الرغم من أنها ليست مقاومة للحوادث، يجب أن يكون لدينا دائمًا خطة طوارئ جاهزة عندما يكون وجود مثل هذه المعدات هو الفرق بين الحياة والموت في الحالات الأكثر خطورة مثل الحريق.
إعادة ضبط المكثف في مجموعة الملف الأومي
نحن شركة متخصصة تعمل في السوق منذ سنوات عديدة، ونحمل شهادات الجودة الرئيسية في السوق ونقدم لعملائنا مجموعة واسعة وكاملة. نظرًا لأننا نريد محاكاة تفريغ مكثف في ثنائيات أقطاب أخرى من الدائرة، فمن الضروري تحديد برمجةأن هذا الأخير محملة مسبقا. قم بتثبيت المكثف كما هو موضح في الصورة التالية.
أنظمة التأرجح الذاتي. غالبًا ما يتم الحفاظ على التذبذبات القسرية غير المخمدة في الدائرة من خلال تأثير جهد دوري خارجي. ولكن من الممكن أيضًا الحصول على طرق أخرى للحصول على تذبذبات مستمرة.
يجب أن يكون هناك مصدر للطاقة في نظام يمكن أن توجد فيه تذبذبات كهرومغناطيسية حرة. إذا كان النظام نفسه ينظم تدفق الطاقة إلى الدائرة التذبذبية للتعويض عن فقدان الطاقة على المقاوم، فقد تحدث تذبذبات غير مخمد فيها.
وجود أوضاع مختلفة: تأثير مقاومة الموصل الأومي
دراسة النظام الدوري الزائف الفترة الزائفة والفترة المناسبة، الاختلافات
ذكرنا لماذا نتحدث عن الدورة الزائفة وليس الدورة في حالة هذه التقلبات.- قياس الفترة الزائفة الناتجة.
- قارنها بفترة السلسلة الصحيحة واكتمل.
أكمل: هل هناك اتفاق مع النظرية؟ يشرح. . يتم تفريغ المكثف في البداية. للقيام بذلك، قم بإعادة رسم الدائرة مع الأخذ في الاعتبار سلوك المكثف والملف عند هذا النوع من السرعة. يقال أن الملف يعارض بشكل مؤقت إنشاء تيار في الدائرة.
تسمى الأنظمة التي تتولد فيها تذبذبات غير مخمدة بسبب إمداد الطاقة من مصدر داخل النظام نفسه بالتذبذب الذاتي. تسمى التذبذبات غير المخمدة الموجودة في النظام دون تأثير القوى الدورية الخارجية عليه بالتذبذبات الذاتية.
مولد الترانزستور هو مثال على نظام التأرجح الذاتي. وهو يتألف من دائرة متذبذبة بمكثف سعته C وملف محاثة L ومصدر طاقة وترانزستور.
المعادلة التفاضلية التي تحدد الدائرة هي كما يلي. هذا هو الثابت الزمني τ، الذي يميز مدة النظام الانتقالي. وبالتالي، يتم ضبط التيار الثابت ضمن 1% بعد فترة 5t. باستخدام مولد الإشارة، من الممكن حقن التذبذبات في الدائرة وملاحظة، في بعض الحالات، رنين يتميز بزيادة التيار عندما تتطابق إشارة الدخل المحددة مع تموج الدائرة، المحسوب من المعادلة التفاضلية التي تتحكم فيها.
يسمح لنا التحول المعقد المطبق على جهود مختلفة بكتابة قانون الشبكة في النموذج. دائرة تتعرض لجهد جيبي. وينتج عن هذا تحول معقد يطبق على كثافات مختلفة. يحدد تحليل التردد للتجميع الترددات التي يرفضها المرشح أو يقبلها.
كيفية إنشاء تذبذبات غير مخمد في الدائرة؟من المعروف أنه إذا تم شحن مكثف الدائرة التذبذبية، فسوف تظهر تذبذبات مخمد في الدائرة. في نهاية كل فترة تذبذب، تكون الشحنة الموجودة على ألواح المكثف أقل مما كانت عليه في بداية الفترة. يتم الحفاظ على الشحنة الإجمالية بالطبع (تكون دائمًا صفرًا) ، لكن الشحنة الموجبة لإحدى الصفائح والشحنة السالبة للأخرى تتناقص بقيم متساوية في الحجم. ونتيجة لذلك، تنخفض طاقة التذبذب، لأنها وفقا للصيغة (4.1) تتناسب مع مربع شحنة إحدى لوحات المكثف. لمنع التذبذبات من التلاشي، من الضروري التعويض عن فقدان الطاقة لكل فترة.
وبالتالي، عندما يتم أخذ خرج المرشح من مكثف، يكون السلوك هو سلوك مرشح الترددات المنخفضة: حيث يتم تخفيف الترددات العالية وتمريرها ترددات منخفضة. إذا تم ضبط الخرج على مقاوم، يحدث العكس وتتصرف الدائرة كمرشح تمرير عالي.
يعطي تحويل لابلاس العكسي لهذه التعبيرات. يمكن أيضًا استخلاص هذه التعبيرات من المعادلات التفاضلية التي تصف الدائرة. وبالتالي فإن الجهد الطرفي للمكثف يجمع بين جهد الدخل وتتصرف الدائرة كدائرة تكاملية، أي كمرشح تمرير منخفض.
يمكنك تجديد الطاقة في الدائرة عن طريق إعادة شحن المكثف. للقيام بذلك، تحتاج إلى توصيل الدائرة بشكل دوري بالمصدر. الجهد المستمر. يجب توصيل المكثف بالمصدر فقط خلال تلك الفترات الزمنية التي تكون فيها اللوحة المتصلة بالقطب الموجب للمصدر مشحونة بشكل إيجابي، واللوحة المتصلة بالقطب السالب مشحونة سالبًا (الشكل 4.21). فقط في هذه الحالة سوف يقوم المصدر بإعادة شحن المكثف، وتجديد طاقته.
وبالتالي، فإن الجهد الكهربي عند أطراف المقاومة يُخرج جهد الدخل وتتصرف الدائرة كدائرة مشتقة، أي كمرشح تمرير عالي. الاستجابة النبضية هي تحويل لابلاس العكسي لوظيفة النقل المقابلة وتمثل استجابة الدائرة للنبض.
التيار في المكثف هو 90 درجة خارج الطور مع تيار الدخل والمقاوم. عندما يتعرض للجهد، يتم شحن المكثف بسرعة ويمكن اعتباره دائرة مفتوحة، حيث تعمل الدائرة كمقاومة بسيطة.
إذا تم إغلاق المفتاح في الوقت الذي تكون فيه اللوحة المتصلة بالقطب الموجب للمصدر بها شحنة سالبة، واللوحة المتصلة بالقطب السالب بها شحنة موجبة، فسيتم تفريغ المكثف من خلال المصدر (الشكل 4.22) ). سوف تنخفض طاقة المكثف.
وبالتالي، فإن مصدر الجهد الثابت المتصل باستمرار بمكثف الدائرة لا يمكنه أن يحافظ على تذبذبات مستمرة فيه، كما هو الحال قوة ثابتةلا يمكن أن تدعم الاهتزازات الميكانيكية. خلال نصف الفترة، تدخل الطاقة إلى الدائرة، وخلال النصف التالي من الفترة تعود إلى المصدر. لن يتم إنشاء تذبذبات غير مخمدة في الدائرة إلا إذا كان المصدر متصلاً بالدائرة خلال تلك الفترات الزمنية التي يمكن فيها نقل الطاقة إلى المكثف. للقيام بذلك، من الضروري ضمان التشغيل التلقائي للمفتاح (أو الصمام، كما يطلق عليه غالبا). في تردد عاليالاهتزازات، يجب أن يتمتع المفتاح بأداء موثوق. يتم استخدام الترانزستور كمفتاح خالي من القصور الذاتي تقريبًا. 
تذكر أن الترانزستور يتكون من ثلاثة أشباه موصلات مختلفة: باعث، وقاعدة، ومجمع. يمتلك الباعث والمجمع نفس حاملات شحن الأغلبية، مثل الثقوب (هذا شبه موصل من النوع p)، وتحتوي القاعدة على حاملات شحن الأغلبية علامة معاكسة، مثل الإلكترونات (أشباه الموصلات من النوع n). يظهر الشكل التخطيطي للترانزستور في الشكل 4.23.
تشغيل مولد باستخدام الترانزستور.تظهر دائرة مذبذب الترانزستور المبسطة في الشكل 4.24. يتم توصيل الدائرة التذبذبية على التوالي مع مصدر جهد وترانزستور بحيث يتم تطبيق جهد موجب على الباعث وجهد سلبي على المجمع. في هذه الحالة، يكون انتقال قاعدة الباعث (وصلة الباعث) مباشرًا، ويكون انتقال القاعدة إلى المجمع (وصلة المجمع) عكسيًا، ولا يتدفق تيار في الدائرة. وهذا يتوافق مع المفتاح المفتوح في الأشكال 4.21، 4.22.
لكي ينشأ تيار في دائرة الدائرة ويعيد شحن مكثف الدائرة أثناء التذبذبات، من الضروري تزويد القاعدة بقدرة سلبية محتملة بالنسبة للباعث، وخلال تلك الفواصل الزمنية عندما يكون المكثف العلوي (انظر الشكل 4.24) اللوحة مشحونة بشكل إيجابي والجزء السفلي مشحون بشكل سلبي. وهذا يتوافق مع المفتاح المغلق في الشكل 4.21.
خلال الفترات الزمنية عندما تكون اللوحة العلوية للمكثف مشحونة بشكل سلبي واللوحة السفلية مشحونة بشكل إيجابي، يجب ألا يكون هناك تيار في دائرة الدائرة. للقيام بذلك، يجب أن يكون للقاعدة إمكانات إيجابية بالنسبة للباعث.
وبالتالي، للتعويض عن فقدان طاقة التذبذب في الدائرة، يجب أن يتغير الجهد عند تقاطع الباعث بشكل دوري بما يتوافق تمامًا مع تقلبات الجهد في الدائرة. والمطلوب، كما يقولون، هو ردود الفعل.
ردود الفعل في المولد قيد النظر استقرائية. يتم توصيل ملف ذو محاثة Lsv بوصلة الباعث، مقترنًا حثيًا بملف ذو محاثة L للدائرة. التذبذبات في الدائرة بسبب الحث الكهرومغناطيسي تثير تقلبات الجهد في نهايات الملف، وبالتالي عند تقاطع الباعث. إذا تم تحديد مرحلة تذبذبات الجهد عند تقاطع الباعث بشكل صحيح، فإن "نكات" التيار في دائرة الدائرة تعمل على الدائرة في الفترات الزمنية المطلوبة، ولا تموت التذبذبات. على العكس من ذلك، فإن سعة التذبذبات في الدائرة تزداد حتى يتم تعويض فقدان الطاقة في الدائرة تمامًا عن طريق إمداد الطاقة من المصدر. هذه السعة أكبر، وأكثر المزيد من الجهدمصدر. تؤدي الزيادة في الجهد إلى زيادة "نكت" التيار الذي يعيد شحن المكثف.
تستخدم مولدات الترانزستور على نطاق واسع ليس فقط في العديد من الأجهزة الراديوية: أجهزة الاستقبال الراديوية، ومحطات الإرسال الراديوية، ومكبرات الصوت، وما إلى ذلك، ولكن أيضًا في أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية الحديثة.
العناصر الأساسية لنظام التأرجح الذاتي.باستخدام مثال مولد الترانزستور، يمكننا تسليط الضوء على العناصر الرئيسية المميزة للعديد من أنظمة التذبذب الذاتي (الشكل 4.25).
1. مصدر طاقة يحافظ على التذبذبات المستمرة (في مولد الترانزستور يكون هذا مصدر جهد ثابت).
2. النظام التذبذبي هو ذلك الجزء من نظام التذبذب الذاتي الذي تحدث فيه التذبذبات مباشرة (في مولد الترانزستور هذه دائرة تذبذبية).
3. الجهاز الذي ينظم إمداد الطاقة من المصدر إلى النظام التذبذبي هو صمام (في المولد المعني، يلعب الترانزستور دور الصمام).
4. جهاز يوفر ردود فعل يتحكم من خلالها النظام التذبذبي في الصمام (يوجد في مولد الترانزستور اقتران حثي لملف الدائرة مع الملف في دائرة قاعدة الباعث).
أمثلة على أنظمة التأرجح الذاتي الأخرى.يتم إثارة التذبذبات الذاتية ليس فقط في الأنظمة الكهربائية، ولكن أيضًا في الأنظمة الميكانيكية. تشمل هذه الأنظمة الساعات العادية ذات البندول أو الموازن (عجلة ذات زنبرك تؤدي اهتزازات الالتوائية). مصدر الطاقة في الساعة هو الطاقة الكامنة لوزن مرتفع أو زنبرك مضغوط.
تشتمل الأنظمة ذاتية التأرجح على جرس كهربائي مع قاطع وصفارة وأنابيب أرغن وغير ذلك الكثير. يمكن أيضًا اعتبار قلبنا ورئتينا بمثابة أنظمة تتأرجح ذاتيًا.
تعرفنا على أكثر نظرة معقدةالتذبذبات - التذبذبات الذاتية. في الأنظمة ذاتية التذبذب، يتم إنشاء تذبذبات غير مخمدّة بترددات مختلفة. وبدون هذه الأنظمة لن تكون هناك اتصالات راديوية حديثة، ولا تلفزيون، ولا أجهزة كمبيوتر.
ملخص الفصل
1. التذبذبات القسرية، أي المتغيرة التيار الكهربائي، تنشأ في الدائرة تحت تأثير الجهد الدوري الخارجي. بشكل عام، لوحظ تحول الطور بين تقلبات الجهد والتيار.
2. عندما يتزامن تردد الجهد المتردد الخارجي مع التردد الطبيعي للدائرة التذبذبية، يحدث الرنين - زيادة حادة في سعة التيار أثناء التذبذبات القسرية. يتم التعبير عن الرنين بوضوح فقط عندما تكون المقاومة النشطة للدائرة منخفضة بدرجة كافية.
بالتزامن مع زيادة شدة التيار عند الرنين، هناك زيادة حادة في الجهد على المكثف والملف. تستخدم ظاهرة الرنين الكهربائي في الاتصالات الراديوية.
3. يتم إثارة التذبذبات الذاتية في الدائرة التذبذبية للمولد على الترانزستور بسبب طاقة مصدر الجهد الثابت. يستخدم المولد ترانزستور، أي جهاز شبه موصل يتكون من باعث وقاعدة ومجمع وله وصلتان p-n. تتسبب تقلبات التيار في الدائرة في حدوث تقلبات في الجهد بين الباعث والقاعدة، والتي تتحكم في التيار في دائرة الخزان (التغذية المرتدة). يتم تزويد الدائرة بالطاقة من مصدر الجهد، لتعويض الطاقة المفقودة في الدائرة من خلال المقاومة.
الجهاز الرئيسي الذي يحدد تردد التشغيل لأي مولد تكييف، هي دائرة تذبذبية. تتكون الدائرة التذبذبية (الشكل 1) من مغو ل(فكر في الحالة المثالية عندما لا يكون للملف مقاومة أومية) ومكثف جويسمى مغلقا. السمة المميزة للملف هي الحث، يتم تحديده لويقاس بالهنري (H)، ويتميز المكثف بالسعة جوالتي تقاس بالفاراد (F).
دع المكثف يتم شحنه في اللحظة الأولى من الوقت بطريقة (الشكل 1) بحيث يوجد شحنة على أحد لوحاته + س 0 ومن ناحية أخرى - تهمة - س 0 . في هذه الحالة، يتم تشكيل مجال كهربائي مع الطاقة بين لوحات المكثف
أين هي سعة الجهد (الحد الأقصى) أو فرق الجهد عبر لوحات المكثف.
بعد إغلاق الدائرة، يبدأ المكثف في التفريغ ويتدفق تيار كهربائي عبر الدائرة (الشكل 2)، وتزداد قيمته من الصفر إلى القيمة القصوى. بما أن تيارًا متغير الحجم يتدفق في الدائرة، فإنه يتم تحفيز قوة دافعة كهربية ذاتية الحث في الملف، مما يمنع المكثف من التفريغ. ولذلك فإن عملية تفريغ المكثف لا تتم بشكل فوري، بل بشكل تدريجي. في كل لحظة من الزمن، فرق الجهد عبر لوحات المكثف
(أين يتم شحن المكثف في اللحظةالوقت) يساوي فرق الجهد عبر الملف، أي. يساوي emf الحث الذاتي
 |
 |
| الشكل 1 | الشكل 2 |
عندما يتم تفريغ المكثف بالكامل، سيصل التيار في الملف إلى قيمته القصوى (الشكل 3). تعريفي المجال المغنطيسيالملف في هذه اللحظة هو أيضًا الحد الأقصى، وستكون طاقة المجال المغناطيسي مساوية لـ
ثم يبدأ التيار في الانخفاض، وسوف تتراكم الشحنة على لوحات المكثف (الشكل 4). عندما ينخفض التيار إلى الصفر، تصل شحنة المكثف إلى قيمتها القصوى س 0، ولكن اللوحة، التي كانت مشحونة بشكل إيجابي سابقًا، ستصبح الآن مشحونة سالبًا (الشكل 5). ثم يبدأ المكثف في التفريغ مرة أخرى، ويتدفق التيار في الدائرة في الاتجاه المعاكس.
لذا فإن عملية تدفق الشحنة من لوحة مكثف إلى أخرى عبر ملف الحث تتكرر مرارًا وتكرارًا. يقولون أنه في الدائرة هناك الاهتزازات الكهرومغناطيسية. لا ترتبط هذه العملية فقط بالتقلبات في كمية الشحنة والجهد على المكثف، وقوة التيار في الملف، ولكن أيضًا مع نقل الطاقة من المجال الكهربائي إلى المجال المغناطيسي والعكس.
. (9)
ويبين الشكل 6 الرسوم البيانية لتغيرات الجهد شعلى المكثف والتيار أنافي الملف للحصول على دائرة متذبذبة مثالية.
في الدائرة الحقيقية، سوف تتناقص الطاقة مع كل اهتزازة. ستنخفض سعة الجهد على المكثف والتيار في الدائرة ؛ وتسمى هذه التذبذبات بالمثبطة. لا يمكن استخدامها في المذبذبات الرئيسية، لأن سيعمل الجهاز في أفضل سيناريوفي وضع النبض.
 |
 |
| الشكل 5 | الشكل 6 |
للحصول على تذبذبات غير مخمدة، من الضروري التعويض عن فقدان الطاقة عند مجموعة واسعة من ترددات تشغيل الأجهزة، بما في ذلك تلك المستخدمة في الطب.
