Еріксіз электр тербелістер

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

ЖОСПАР

І Кіріспе

ІІ Негізгі бөлім

1. Электромагниттік тербелістер мен толқындар

2. Тербелмелі контур. Еркін тербелістер.

3. Еріксіз электр тербелістер. Резонанс.

ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

Кіріспе

Қазіргі уақытта электр энергиясы барлық өнеркәсіп салаларында, транспортта, ауыл шаруашылығында, үй тұрмысында, тағыда басқа халықтың тұрмыс қажетіне кеңінен пайдаланылады.

Электр техникасы деп электр магниті құбылыстарын практика жүзінде кең салаларда қолданылуын айтамыз. Барлық электр техникасы салалары бір-бірімен байланысты болғандықтан, техникалық жоғарғы оқу орындарында «Электр техникасының теориялық негіздері » курсын ашуға тура келді. Бұл курс әр түрлі электр техникасы пәндерінің негізі болып есептеледі.

Осы курстың негізгі бір міндетті ол құбылыстарды токтар, кернеулер, қуаттар, магнит ағындары т. б. түсініктер арқылы есептеу, зерттеу. Сондай ақ тағы бір атқаратын міндетті, ол әр бір құбылыстарды электр кернеулігі, магнит өрісінің индукциясы, қуат ағындары, т. б. түсініктер арқылы есептеу, зерттеу. Осы міндеттердің біріншісі тізбектерді есептеу мен зерттеуге, ал екіншісі электр магниті өрістерін есептеуге, зерттеуге арналған.

Электр техникасының өсіп дамуы электр магниті құбылыстарын жете зерттеуді, оқып білуді, практика жүзінде пайдалануды керек етеді. Осы зор еңбекте, ізденуде, көптеген жаңалықтарды ашуда орыс инженерлерінің, ғалымдардың қосқан үлесі аз емес. Олар шет елдердің көрнекті ғалымдарымен бірлесе отырып электр техникасының маңызды салаларының бастамасына жол ашты. Осы бастаманы бастағандардың бірі М. В. Ломоносов. Ол атмосфера электрі атты теориясын құрды. Заттың салмағының сақталу және қозғалыс заңдарын ашты.

А. Вольта (Италия физигі) ойлап тапқан гальваникалық элементтер бағанасынан кейін электр тогын алуға мүмкіншілік туды. 1802 жылы В. В. Петров электр тізбегіндегі процестерді зерттеп электр доғасын ашты және осыларды іс жүзінде жарық шығаруға, металды балқытуға, металдарды пісіріп жалғастыруға пайдалануға болады деген көзқарасын айтты.

1845 жылы неміс физигі Г:Кирхгов тармақталған электр тізбектеріне арналған негізгі заңдарын айтты. Сондай-ақ, осы заңдар Кирхгов атымен аталып теориялық және практикалық электр техникасының дамуына зор әсер етті.

Электромагниттік тербелістер мен толқындар

Тербелмелі контур. Еркін тербелістер.

Электромагниттік тербелістер деп, контурдағы ток күшінің периодты түрде өзгеру процесін айтамыз. Ток күші осы контурдың электірлік және магниттік қасиеттерінсипаттайды.

Сыйымдылығы С конденсатордан және индуктивтілігі L катушкадан тұра-

тын электр тізбегін тербелмелі контур деп атайды.

Контурдың R кедергісін нөлге тең деп аламыз. Егер конденсаторды потенциалдар айырмасы U-ға дейін ±q зарядымен зарядтасақ, онда конденсатордың разрядталуының нәтижесінде тізбекте І тогы пайда болады, сөйтіп катушканың ұштарында потенциалдар айырмасына тең өздік индукция ЭҚК пайда болады.

Е _инд = -L dI/dt (1 )

Мұндағы минус таңбасы конденсатордағы потенциалдар айырмасына өздік индукцияның қарсы бағытта болатынын көрсетеді. Сөйтіп, катушкадағы өздік индукцияның электр өрісі E _инд кернеулігі конденсатордағы Е кон электр өрісінің кернеулігіне қарама-қарсы болады. Осының әсерінен өткізгіштегі токтың өсуі бірте-бірте азая бастайды да, конденсатор астарлары мүлдем разрядталып біткенде ток шамасы өзінің ең үлкен мәніне жетеді. Енді өткізгіштегі зарядтар қозғала отырып, конденсатор астарларында қарсы таңбалы болып жинақталады. Сөйтіп оның өріс кернеулігі Е _кон болады да, тізбектегі токтың түзілуіне мүмкіндік жасайды. Осы кезде тізбектегі ток қайтадан кеми бастайды да, катушкада қарсы бағытталған өздік индукция ЭҚК пайда болады. Ал оның өріс кернеулігіне Е _инд жоғарыда айтылғандай конденсатордың өріс кернеулігіне Е _кон қарсы бағытта бодып, тізбектегі токты тудырып отырады. Сөйтіп, конденсатордағы тұрақты электр өрісі катушкадағы айнымалы магнит өрісіне немесе керісінше, алма- кезек ауысып отыратын периодты процеске айналады.

Бірақ өткізгіштегі электр тогының ағуы үздіксіз емес, өйткені электр энергиясы 1) шын мәнінде өткізгіштің кедергісі R нөлге тең емес, демек жылулық шығынға; 2) конденсатор диэлектригіндегі шығынға; 3) катушка өзегіндегі гистерезистік шығынға; 4) сәулелену шығындарына және т. б жұмсалады.

Сондықтан q зарядтар конденсатордан катушкаға кешігіңкіреп бір dt уақытта жетеді, өйткені олар өткізгіштер ішінде көптеген кедергілерге соқтығысып өтеді. Олай болса, тізбектегі токтың мәні барлық жерде бірдей емес. Осының әсерінен конденсатор астарларындағы потенциалдар айырмасы U катушканың ұштарына да кешігіп жетуі мүмкін және катушкадағы өздік индукция ЭҚК (Е _инд ) керісінше, карсы бағытта сонша уақытқа кешігеді.

Енді Кирхгофтыңекінші ережесін осы жағдайға қолдана отырып (әрине ток тұрақты болғандағы мәні үшін), мына теңдеулерді жазамыз:

U - E _инд + IR=0

немесе

q/c+LdI/dt+IR=0 (2)

Бұл жағдайда біз R≈0 дейміз, яғни конденсатор диэлектригінде, катушкада және қоршаған кеңістікте электромагниттік энергияның сәулелену шығындары болады дейміз.

Мына шарттарды, яғни I=-d q/ dt, d I =- d ² q/ dt ²

Ескерсек, онда (2) теңдеу мына түрде жазылады:

L d ² q/ dt ² + Rdq/dt+q/с=0 (3)

Осы өрнек электромагниттік еркін тербелістің диференциялдық теңдеуі деп аталады. (3) теңдеуді q заряд арқылы шешетін болсақ, онда

q=q ₀ sin wt, (4)

мұндағы w- циклдік жиілігі, ол w=1/√LС, ендеше тербеліс периоды

Т=2π/w= 2π √ LС (5)

(5) теңдеуі Томсон формуласы деп аталады.

Сонымен, өткізгіш кедергісі R=0 және ешқандай энергия шығыны болмаса, онда контурдағы гармоникалық заңдылықпен өзгереді де, тербеліс периоды контурдың С және L параметрлеріне тәуелді болады.

Олай болса, контурдың тербеліс энергиясы ондағы конденсатор мен катушка өрістерінің энергияларының қосындысына тең болады, яғни:

W=W _кон +W _кат =1/2CU ² +1/2LI ² (6)

Бұдан конденсатордың электр өрісінің энергиясы катушкадағы магнит өрісінің энергиясына айналатынын көреміз.

Егер контурдың кедергісі R ≠ 0 десек, онда (3) теңдеуді басқа түрде шешеміз:

d ² q/dt ²⁺ R/L dq/dt+1/LСq=0 (7)

Бұл теңдеудің шешуі

q=q _с е ^-βt sin wt, (8)

мұндағы β = R/2L - тербелістердің өшу коэффициенті деп аталады.

Олай болса, (7) өрнек өшетін электромагниттік тербелістің дифференциялдық теңдеуі болады. Шын мәнінде жоғарыда энергия шығындарының әсерінен контурдағы тербеліс ең соңында өшетін болады. Енді осындайтербеліс үшін оның циклдік жиілігі мен тербеліс периоды мынадай болады:

w=√1/LC-(R/2L) ²

Т=2π/√1/L/C-(R/2L) ² (9)

Сөйтіп, контурдағы R кедергінің болуы тербеліс периодының артуына әсер етеді. Бұдан практикалық маңызы бар мынадай қорытынды шығады. Қарастырған контурдағы конденсатор мен катушканың көлемдеріндегі электромагниттік энергияның сәулеленуі, жабық контурда сығылған тәрізді өте аз көлемде болады.

а) б) в)

Сондықтан, тербеліс периоды мол энергиялы электромагниттік өріс болу үшін, біз қарастырған контурдағы конденсатор астарларын ажыратып кеңейтсе, ең соңында бір астары антенна да, екінші астары жермен қосылған сым болып шығады. Ал мұндай антенналар қазіргі кезде теледидар жұмысында, радиотехникада және көптеген ғылым мен техникада саласында қолданылады.

Еріксіз электр тербелістер. Резонанс.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.