الأهداف

بعد إجراء هذه التجربة ، ستكون قادرًا على توضيح كيف تتحكم قيم السعة والمقاومة في وقت شحن وتفريغ مكثف.

الملحقات المطلوبة

* جهاز رقمي متعدد

* لوحة القيادة

* مصدر جهد ثابت

* ساعة توقيت أو مشاهدة من جهة ثانية

* العناصر:

مكثف إلكتروليتي واحد 22 فائق التوهج ، مكثف إلكتروليتي واحد 100 فائق التوهج ، مقاوم 33 كيلو أوم 1/4 واط ،

* مقاوم واحد 100kΩ 1/4W ، مقاوم 220kΩ 1/4W ، مقاوم 1MΩ 1/4W.

المقدمة

المكثف هو عنصر كهربائي يخزن الكهرباء في شكل مجال كهربائي. عندما يتم تطبيق مكثف ضغط مستمر، تترك الإلكترونات لوحة واحدة من المكثف وتتراكم على اللوحة الأخرى تحت تأثير

قوة التوتر الخارجية. يؤدي هذا إلى شحن المكثف إلى جهد يساوي الجهد المطبق.

تخلق الشحنة الموجبة على إحدى لوحات المكثف والشحنة السالبة على لوحة المكثف الأخرى مجالًا كهربائيًا قويًا بين الألواح في العازل. يتم الاحتفاظ بهذه الشحنة حتى إذا تم فصل مصدر الجهد. يمكن تفريغ المكثف عن طريق توصيل أطرافه ببعضها البعض لتحييد الشحنة على الألواح.

يستغرق شحن وتفريغ مكثف لجهد معين فترة زمنية محدودة (تسمى ثابت الوقت) ؛ هذه المرة تعتمد بشكل أساسي على سعة المكثف والمقاومة التسلسلية. ثابت وقت الشحن هو الوقت الذي يستغرقه المكثف للشحن حتى 63.2٪ من الجهد المطبق. يتم التعبير عن هذا الوقت (T) بالثواني على النحو التالي:

T = RC

ثابت وقت التفريغ هو الوقت الذي يستغرقه المكثف في التفريغ حتى 36 ، 8٪ من الشحن الأولي.

الوقت الذي يستغرقه مكثف لشحنه بالكامل إلى جهد مطبق أو تفريغ كامل إلى الصفر هو حوالي خمسة أضعاف الوقت الثابت ، أي 5T.

ملخص

عديدة الدوائر الإلكترونيةتستند إلى فكرة استخدام ثابت الوقت في عملها. تتضمن هذه الدوائر ، على سبيل المثال ، دوائر تأخير الوقت ودوائر تشكيل النبض والإشارة ودوائر المذبذب. في هذه التجربة ، ستتعرف على ثابت وقت الشحن والتفريغ باستخدام ثلاث مجموعات مختلفة من المقاومات والمكثفات.

إجراء

عملية الشحن

المقاوم 100 kΩ ؛ مكثف 100 فائق التوهج

1. قم بتجميع الدائرة الموضحة في الشكل 14-1. لاحظ القطبية عند توصيل مكثف التحليل الكهربائي.

أرز. 14-1.

2. اضبط مصدر الطاقة على 12 فولت.

3. احسب مقدار الجهد الذي سيظهر عبر المكثف لثابت مرة واحدة.

الجهد (T) = ______ V

4. احسب ثابت الوقت باستخدام القيم الموضحة في الشكل 14-1. - اكتب النتيجة في العمود 3 في الشكل 14-2. احسب أيضًا قيمة الوقت الذي سيستغرقه المكثف لشحنه بالكامل (5 تيرابايت). - اكتب النتيجة في العمود 4 في الشكل 14-2.

أرز. 14-2.

5. قم بتوصيل خيوط الاختبار الخاصة بالمقياس المتعدد ، مع ملاحظة القطبية ، بأسلاك المكثف. يجب أن يظهر المتر المتعدد 0 فولت. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فهناك بعض الجهد المتبقي على ألواح المكثف. قم بإزالته عن طريق تقصير مكثف لفترة وجيزة يؤدي إلى بعضهما البعض لبضع ثوان. قم بقياس الجهد مرة أخرى باستخدام جهاز القياس المتعدد للتحقق من أن جهد المكثف هو صفر.

6. اترك خيوط الاختبار للمقياس المتعدد على خيوط المكثف ، وقم بتوصيل الطرف الحر للمقاوم 100 kΩ بالطرف + 12 V لمصدر الطاقة. في وقت الانضمام

ابدأ ساعة الإيقاف أو ابدأ التوقيت بعقرب الثواني من ساعتك. عندما يبدأ الجهد عبر المكثف في الارتفاع ، لاحظ حجمه. عندما يصل الجهد عبر المكثف إلى القيمة التي حسبتها في الخطوة 2 ، لاحظ الوقت على ساعة الإيقاف أو عقرب الثواني. - سجل هذه القيمة على أنها ثابت الوقت المقاس في العمود 5 من الشكل 14-2.

ملاحظة:كرر هذه الخطوة عدة مرات للتأكد من أن توقيتك دقيق نسبيًا. بعد كل شيء ، أنت تحاول مشاهدة كل من الفولتميتر وساعة الإيقاف لتحديد الوقت المستغرق للوصول إلى مستوى جهد معين. هذه عملية صعبة نوعًا ما ، لذا كررها عدة مرات للحصول على قياسات أكثر دقة. الانتباه:

إذا كنت بحاجة إلى تكرار التجربة ، فقم بإزالة المقاوم 10kΩ وتفريغ مكثف 100 فائق التوهج بالكامل قبل كل قياس إضافي. 7. قم بتفريغ المكثف تمامًا مرة أخرى وأعد توصيل أسلاك الاختبار. المس الطرف الحر للمقاوم 100 كيلو أوم بطرف +12 فولت لمصدر الطاقة. هذه المرة ، قم بقياس الوقت الذي يستغرقه المكثف لشحنه بالكامل إلى الجهد المطبق الذي قمت بقياسه في الخطوة 1. كما كان من قبل ، ابدأ التوقيت بساعة الإيقاف أو عقرب الساعة في اللحظة التي تطبق فيها الجهد على المقاوم. - اكتب هذا الوقت المقاس ،

مطلوب لشحن المكثف بالكامل في العمود 6 من الشكل 14-2.

المقاوم 11 كيلو متر ؛ مكثف 22 فائق التوهج

8. كرر الخطوات من 4 إلى 7 باستخدام مكثف 22 درجة فهرنهايت ومقاوم 100 كيلو 0 متر. -املأ الحقول في الجدول في الشكل 14-2 كما فعلت من قبل. قيمك المحسوبة والمقاسة.

المقاوم 220 k0m ؛ مكثف 100 فائق التوهج

9. كرر الخطوات من 4 إلى 7 مرة أخرى ، ولكن هذه المرة استخدم مكثف 100 فائق التوهج ومقاوم 220 كيلو 0 متر. - اكتب القيم المحسوبة والمقاسة في الجدول في الشكل 14-2.

الملاحظة

10. بالنظر إلى المعلومات الواردة في الشكل 14-2 وملاحظة الأوقات المختلفة التي تم الحصول عليها بقيم مقاومة وسعة مختلفة ، استخلص استنتاجاتك الخاصة فيما يتعلق بتأثير قيم المقاومة والسعة على ثابت الوقت.

عملية التفريغ

المقاوم 100 k0m ؛ مكثف 100 فائق التوهج

11. أعد ترتيب الدائرة لتتناسب مع الدائرة الموضحة في الشكل 14-3. لاحظ القطبية عند توصيل مكثف التحليل الكهربائي. في هذا الجزء من التجربة ، سوف توضح عملية تفريغ المكثف. للقيام بذلك ، قم بتوصيل المقاوم بالتوازي مع المكثف.

أرز. 14-3.

12. احسب ثابت الوقت للدائرة والوقت الذي يستغرقه المكثف لتفريغه بالكامل ، وسجل بياناتك في العمود 3 من الشكل 14-4.

أرز. 14-4.

مصدر الطاقة الذي قمت بقياسه في الخطوة 1. احسب مقدار الجهد الذي سيكون موجودًا على المكثف بعد تفريغه لثابت لمرة واحدة.

الجهد (ر) = _______ الخامس

المقاوم 100 kΩ ؛ مكثف 22 فائق التوهج

14. قم بتوصيل خيوط الاختبار الخاصة بالمقياس المتعدد بمكثف 22 ميكرو فاراد. في هذا الوقت ، يجب أن يكون الجهد صفرًا ، حيث تم التخلص من أي شحنة على لوحات المكثف عن طريق تفريغ المكثف من خلال المقاوم 1 MΩ. قم بتوصيل الدائرة بالطرف + 12V من مزود الطاقة. يشحن المكثف على الفور إلى جهد إمداد الطاقة ؛ لا توجد مقاومة متصلة على التوالي بالمكثف.

15. استمر في تثبيت خيوط الاختبار للمقياس المتعدد بالتوازي مع خيوط المكثف. قم بإزالة سلك التوصيل من طرف + 12 فولت لمصدر الطاقة. بالتزامن مع إزالة السلك ، ابدأ في حساب الوقت على ساعة الإيقاف الخاصة بك أو على عقرب الساعة الثاني. راقب الجهد عند أطراف المكثف. عندما يصل الجهد إلى القيمة المطلوبة ، لاحظ الوقت. - اكتب ثابت الوقت في العمود 5 من الجدول في الشكل 14-4. كما كان من قبل. قد ترغب في تكرار الخطوتين 13 و 14 عدة مرات لتحسين دقة القياس. بعد كل شيء ، حيث يجب عليك ملاحظة علامتين في نفس الوقت chenii ، القياس صعب للغاية. من خلال حساب متوسط ​​عدة قراءات ، ستحصل على دقة أكبر في القياس.

المقاوم 220 كيلو أوم ؛ مكثف 22 فائق التوهج

16. كرر الخطوات من 12 إلى 15 مرة أخرى ، ولكن هذه المرة استخدم مكثف 22 ميكرو فاراد ومقاوم 220 كيلو أوم. احسب مرات التفريغ مرة أخرى لثابت مرة واحدة ولخمس ثوابت زمنية. - اكتب جميع بياناتك في الجدول الموضح في الشكل 14-4.

الملاحظة

17. بالنظر إلى المعلومات الواردة في الشكل 14-4 وملاحظة الأوقات المختلفة التي تم الحصول عليها عند قيم مقاومة وسعة مختلفة ، استنتج استنتاجك فيما يتعلق بالعلاقة بين وقت التفريغ وقيم المقاومة والسعة.

18. بناءً على مقارنة القيم المحسوبة والمقاسة ، اشرح التناقضات المحتملة.

راجع الأسئلة

1. يستغرق شحن المكثف بالكامل نفس الوقت الذي يستغرقه تفريغه بالكامل:

أ) البيان صحيح

ب) البيان خاطئ.

2. إلى أي جهد سيتم شحن مكثف 5 ميكرو فاراد من خلال المقاوم 10 كيلو أوم في وقت واحد ثابت عندما يكون متصلاً بمصدر طاقة 6 فولت؟

3. ما هو الوقت الذي يستغرقه المكثف المعني 2 حتى يتم تفريغه بالكامل؟

4. يستغرق المكثف 80 مللي ثانية للشحن الكامل. لذا فإن ثابت الوقت هو:

5. بالنسبة لقيم R (المقاومة) و C (السعة) ، تضاعف السعة ، وتنخفض المقاومة إلى النصف ، بينما ثابت الوقت هو:

أ) يبقى كما هو

ب) يتضاعف

ج) أربع مرات

د) تضاعف.

هدف: دراسة العمليات التي تحدث في الدوائر الكهربائية التي تحتوي على عناصر R و L و C تحت ظروف التيارات شبه الثابتة.

معلومات من النظرية

شبه ثابتةاتصل التيارات المتناوبة، القيم اللحظية التي تكون عمليا هي نفسها في جميع أقسام الدائرة ، والاضطرابات الكهرومغناطيسية المنتشرة في الدائرة لها سرعة ، يساوي السرعةسفيتا. يتم تطبيق قانون أوم وقواعد كيرشوف الناشئة عنه على القيم الآنية لهذه التيارات.

الشرط الكافي لشبه ثابتة هو:

أين إل- الأبعاد الخطية للنظام ،

تي- فترة،

معهي سرعة الضوء.

ضع في اعتبارك دائرة كهربائية من أبسط أشكالها ، تتكون من سلسلة متصلة ص, إل, ج- العناصر والمصدر AC الجهد ه (ر) (رسم بياني 1).

بافتراض أن التيارات في الدائرة (الشكل 1) شبه ثابتة ، نحصل عليها من قانون أوم وقاعدة كيرشوف

أور+ جامعة كاليفورنيا + ماي =ه (ر) (2)

بشرط

أنا = دق/ د , أور = IR ,

ماي = - همستقل= ض× دي / دينار(3)

جامعة كاليفورنيا = ف (ج)

إلى عن على دائرة كهربائيةتيار شبه ثابت ، نكتب المعادلة التفاضلية

L + R +>

أرز. 4 R&S. 5

دائرة مقصورة RC- الدوائر ، أي تفريغ مكثف منللمقاومة النشطة صيمكن وصفه بالمعادلة:

Uc + UR = 0 ،(10)

أين Ip = CdUc / dt ؛ UR = IP R ؛

نحصل على معادلة تفاضلية متجانسة من الدرجة الأولى:

جامعة كاليفورنيا + RCdUc / dt = 0 ،(11)

حل هذه المعادلة هو:

جامعة كاليفورنيا = U0× e-t /رج , (12)

أين يو0 = جامعة كاليفورنيا (0)

لتيار التفريغ ، يمكننا الكتابة

Ip = - (U0 / R)× e-t /رج, (13)

وللجهد أور- على التوالى

أور= - U0× e-t /رج. (14)

يظهر الاعتماد على الوقت للتيار والجهد أثناء العملية العابرة في الشكل. 6 ، 7 ، والتي من خلالها يمكن ملاحظة أن الجهد يومعوالحالية IPتنخفض أضعافًا مضاعفة وفقًا لثابت الوقت رج = RC .

أرز. 6 R&S. 7

انصح RL- الدائرة الموضحة في الشكل 3. عند تشغيله يو0 تحت الجهد الثابت ، يتم وصف العملية العابرة بالمعادلة التفاضلية:

أور+ UL = U0 ،(15)

أين UR = أناحص ؛ UL = LdIح / دت ؛

بمعنى آخر. أناحR + LdIح / dt = U0 . (16)

الحل لهذا الخطي المعادلة التفاضليةمن الدرجة الأولى معادلة من النوع

أناح= U0 / R (1 - e-t /رإل), (17)

أين رإل = إل/ ص- ثابت الزمن RL- دائرة تساوي الفترة الزمنية التي يتغير بعدها التيار في الدائرة ه = 2,7 مرات مقارنة بقيمته الأصلية أنا0 . الجهد العابر على الحث إليمكن كتابتها في النموذج

UL = LdIح / دت ؛

UL = U0e-t /رإل . (18)

تين. يوضح الشكل 8 ، 9 الخصائص الديناميكية للتيار في الدائرة والجهد أور , مايخلال عملية الانتقال. أثناء العملية العابرة ، يزداد التيار في الدائرة تدريجياً من صفر إلى أنا0 = يو/ ص، في هذا الوقت ينخفض ​​الجهد عبر المحاثة من يو0 = ماي(0) وصولا الى الصفر.

أرز. 8 R&S. 9

في دائرة مقصورة RL- الدوائر ، يتم تفريغ المحرِّض للمقاومة النشطة ص.

يمكن أن تكون مكتوبة

UL + UR = 0 ،(19)

(L / R) (dIp / dt) + Ip = 0. (20)

حل المعادلة (20) له الصيغة

Ip = (U0 / R) e-t /رإل. (21)

احصل على نص كامل

على التوالى

UL = - U0e-t /رإل , (22)

أور= U0e-t /رإل . (23)

من تحليل تبعيات الوقت للتيار والجهد ، يتبع ذلك التيار في RL- السلسلة تتناقص أضعافا مضاعفة من أنا0 = يو0 / صوصولا الى الصفر. التغييرات بنفس الطريقة ماي(الشكل 10 ، 11).

أرز. 10 R&S. أحد عشر

من الناحية النظرية ، تستمر العمليات العابرة إلى أجل غير مسمى. من الناحية العملية ، من المعتاد اعتبار العملية المؤقتة مكتملة إذا كان الفرق بين القيمة المتغيرة والقيمة الحدية هو 5٪. على سبيل المثال ، من التعبير (3) لدينا

ر = رخط, جامعة كاليفورنيا (رخط) = 0,95 يو0 , 0,95 يو0 = يو0 (1- ه- رخط/رج),

ه- رخط/رج = 0,05; رخط = 3 ر (24)

أين رخط- وقت عملية الانتقال.

المعنى المادي للوقت ثابت t

يمكن تعريف ثابت الوقت للدائرة الكهربائية بيانياً على أنه طول الظل المرسوم في أي نقطة على المنحنى المقابل للدالة الأسية المدروسة للوقت (الشكل 12) ، على سبيل المثال

جامعة كاليفورنيا = U0e-t /رج,

سرعة قياس الجهد جامعة كاليفورنيا

Vc = dUc / dt = (U0 /رج) ه- ر /رج,

في ر = 0

Vc = Vmax = dUc / dt,

رج= U0| (dUc / dt)| ر = 0= dU0 / tgأ . (25)

يمكن إظهار أن الظل الفرعي MNلا تعتمد الدالة الأسية على اختيار نقطة على المنحنى وعلى القيمة الأولية للدالة. القيمة المقابلة للمقطع MNعلى المحور السيني ولها أبعاد زمنية تسمى ثابت الزمن ر.

التفريق بين دوائر التحكم عن بعد ودمجها

الحالات المذكورة أعلاه لشحن وتفريغ مكثف مماثلة للوضع في الدائرة عند الإدخال RC- يتم تزويد الدائرة بنبضة مستطيلة واحدة مدتها تو>> ر. العمليات التي تحدث في مثل هذه الدائرة الكهربائية (الشكل 13 أ ، ب) عند تطبيقها على الإدخال في الوقت الحالي ر = 0 نبضة جهد مستطيلة مثالية مع السعة يو0 من مولد بمقاومة داخلية ص2 = 0 ، من خلال المخططات الزمنية في الشكل 14.

http://pandia.ru/text/79/193/images/image018_17.gif "width =" 265 "height =" 182 src = ">

أ ب

أرز. 13

حيث ر = ر1 (هيا نضع ر1 = 0 ) ، تبدأ عملية شحن المكثف ، الموصوفة بالمعادلات في الشكل 14 أ, 14 ب).

في ر = ر2 = تويتم وصف الفولتية على المكثف والمقاوم بواسطة المعادلات (12) ، (14) ويبدأ تفريغ المكثفات للمقاومة ص(شكل 14 أ, 14 ب). في هذه الحالة ، يتم عكس قطبية الجهد عبر المقاوم وفقًا لاتجاه تيار تفريغ المكثف (شكل 13). وتجدر الإشارة إلى أن الجهد الكهربائي جامعة كاليفورنيا, أوريعتمد بشكل أساسي على النسبة بين ثابت الوقت للدائرة رمعومدة النبض تو = ر2 - ر1 . على التين. 14 يوضح العلاقات التالية بين رمعو تو:

رمع / تو = 1 ; رمع / تو >> 1; رمع / تو << 1.

متي رمع / تو >> 1 لا يتم شحن المكثف تقريبًا خلال مدة النبضة والجهد عبر المقاوم صعمليا يكرر شكل وسعة النبضة عند الإدخال. خلال مدة النبضة الحقل الكهربائيمكثف يتراكم كمية صغيرة من الطاقة وبالتالي بعد نهاية النبض (ر = ر2 ) لا يوجد عمليا أي عملية عابرة في الدائرة. مثل RC- تسمى السلسلة انتقالية (فصل).

في ر = تومكثف لديه الوقت لشحن ما يصل إلى جامعة كاليفورنيا(رمع / تو) = 0,63 يو0 ,

أور(ر) = UR (رمع) = 0.37U0.بعد نهاية النبضة ، يحدث عابر في الدائرة ، بسبب تبديد الطاقة المخزنة في المكثف. يظهر تيار تفريغ في الدائرة ، يكون اتجاهه معاكسًا لاتجاه تيار الشحن. في

رمع / تو << 1 المكثف لديه الوقت لشحنه بالفعل في بداية النبضة

(U0 = جامعة كاليفورنيا).ستظهر نبضة قطبية موجبة قصيرة على المقاومة بسبب تدفق تيار الشحن. في نهاية نبض الإدخال (ر = ر2 ) يحدث تيار تفريغ مكثف في الدائرة وتظهر نبضة سالبة على المقاوم (الشكل 15 ب).

http://pandia.ru/text/79/193/images/image020_16.gif "width =" 302 "height =" 503 src = ">

أ ب

أرز. أربعة عشرة

عنصر الإخراج RC - يمكن أن تكون الدائرة مثل المكثف من(الشكل 15) ، والمقاوم ص (رسم بياني 1 6). على النحو التالي من مخططات التوقيت أعلاه جامعة كاليفورنيا(ر), أور(ر) يعتمد شكل إشارة الخرج على العلاقة بين مدة النبضة تووالوقت ثابت رمع.

http://pandia.ru/text/79/193/images/image022_11.gif "width =" 294 "height =" 617 src = ">

أرز. 15 R&S. 16

ضع في اعتبارك الدائرة الموضحة في الشكل 15 ، أي مع خرج سعوي:

أور(ر) = أنا (ر) ص = شفي(ر) - جامعة كاليفورنيا (ر) ، (26)

جامعة كاليفورنيا(ر) = ف(ر) / С = 1 / Сò أنا(ر) د= 1 / جò [ يوفي(ر) - جامعة كاليفورنيا(ر) ] ص د ,

إذا جامعة كاليفورنيا(ر) << يوفي(ر), ومن بعد جامعة كاليفورنيا(ر) = 1 / Сò يوفي(ر) , (27)

أي أن جهد الخرج يتناسب مع تكامل المدخلات. لهذا RC- دارة ذات خرج سعوي (رمع/ تو >> 1) اتصل دمج.

انصح RC - الدائرة الموضحة في الشكل. 16 ، أي مع خرج مقاوم:

I (t) = dq (t) / dt = C dUc (t) / dt

أين ف( ر ) هي شحنة المكثف.

جهد المقاوم

أور(t) = I (t) R = RC× DUc / dt = RC d / dt× [ يوفي(ر) -UR (ر)] ,

لان جامعة كاليفورنيا(ر) - أور(ر) = يوفي(ر).

إذا كان UR (t)<< Uвх(t) , то UR (t) = RC× dUin (t) / dt ،

أي أن جهد الخرج يتناسب مع مشتق المدخلات. مثل RC- تسمى السلسلة التفريق (تقصير).عادة ، يتم تحديد مدة نبضات الإخراج (المختصرة) لدائرة RC على المستوى 0,5 يو0 ، بمعنى آخر.

احصل على نص كامل

0.5 U0 = U0 e-tu /رج, (28)

نملك: ln 0,5 = - تو / ر , أو تو = 0,7 رج .

تعبير (28) يمكن استخدامها لتحديد تجريبيا رمع = RC.

جزء تجريبي

يتم إجراء الدراسات التجريبية على تخطيط لوحة الدوائر ، والتي توضع عليها: بنك مكثف - C1 = 6800 فائق التوهج ، C2 = 0.01 فائق التوهج ، C3 = 0.1 فائق التوهج؛ اداة الحث إل= 0.1 جرام؛ متجر المقاومة ص(الشكل 17).

بحث RLC - تتكون السلاسل من عناصر فردية موجودة في التخطيط.

اكتب مولد G3-112يوفر إشارات: نبضات مستطيلة ذات سعة يو0 = 1 ¸ 5 فولتمدة مختلفة. يستخدم راسم الذبذبات لمراقبة شكل موجة التيار والجهد. C1-73.

أمر العمل

1. تحديد فترة النبضات المستطيلة للمولد.

من خرج مولد الجيل الثالث ، قم بتطبيق إشارة على المدخل "Y" من راسم الذبذبات (الشكل 18).

مع الحد الأدنى من المزامنة ، احصل على 1-2 فترتين على الشاشة في وضع المسح المستمر. تحديد فترة الإشارة تي، مدة النبض تو، دورة العمل س = تي/ ر ش, باستخدام معايرة قاعدة الوقت من الذبذبات. سجل النتيجة في الجدول 1.

الجدول 1

	تو, ج

كرر تحديد معلمات نبضة مستطيلة لثلاث قيم تو . سجل النتائج في الجدول 1.

2. دراسة عملية شحن المحرِّض من خلال المقاومة.

تجميع الدائرة الكهربائية (الشكل 19) مع مغو إل. مقاومة الدائرة صحدد بحيث يتم ملاحظة نمط تغيير الجهد على شاشة راسم الذبذبات ماي.

عن طريق تغيير المقاومة ص(تثبيت ص1 , ص2 , ص3 ) ، ارسم المذبذبات الناتجة. قارن القيم رض(محسوب حسب الصيغة 17 ) والبيانات التجريبية وتسجيلها في الجدول 2.

الجدول 2

		رإل، احسب	رإل، خبير
	ص1
	ص2
	ص3

3. دراسة عملية شحن المكثف من خلال المقاومة.

قم بتجميع الدائرة الكهربائية وفقًا للرسم التخطيطي في الشكل. 20 مع مكثف ج= 6800 بيكو فاراد.مقاومة الدائرة صاختر ذلك رمع << تي0 / 2, أين تي0 - فترة الإشارة.

رمع = RC = (0,1 ¸ 0,2) × تي0 / 2

حدد صبهذه الصيغة. احصل على شاشة الذبذبات في وضع المسح المستمر صورة للتغير في الجهد عند شحن المكثف. ارسم صورة في دفتر ملاحظاتك.

التقدير بالرسم رمعسلاسل باستخدام التعبيرات

يومع(رمع) » 0,63 يو0 (تكلفة)

يومع(رمع) » 0,37 يو0 (إبراء الذمة)

يتم إدخال النتائج في الجدول 3.

الجدول 3

		رمعتكلفة	رمعإبراء الذمة

قم بإجراء عمليات حسابية مماثلة باستخدام المكثفات C2و ج 3.قارن الصور المستلمة. المتغيرة ص(في اتجاه الزيادة) رسم مخطط الذبذبات المستلمة ، مع ملاحظة رمع.

4. دراسة عمل الدائرة المتكاملة.

دائرة التكامل مرضية إذا كان الثابت رمع = RCتقريبا يساوي أو أكبر من فترة الإشارة تي0 , بمعنى آخر. رمع = RC = تي0 .

اجمع الرسم البياني حسب الشكل. 20 مع العناصر ج= 0.01 فائق التوهج ، صاختر حسب النسبة ص = تي0 / ج .

ارسم الصورة التي تم الحصول عليها على شاشة الذبذبات. ارسم التبعية يوفي (ر) ; ò يوفي(ر) د .

5. دراسة سير الدائرة التفاضلية.

قم بتجميع الدائرة الكهربائية وفقًا للمخطط (الشكل 21) باستخدام مكثف C1 \ u003d 0.1 فائق التوهج.

مقاومة صتحديد من الشرط رمع = RC = (0,1 ¸ 0,2) تي0 /2.

ارسم منحنى شحنة التيار للمكثف وقم بتقييمه رمع . أدخل النتائج في الجدول 4.

الجدول 4

		رمع
	C1 = 0.1 فائق التوهج
	C2 = 6800 بيكو فاراد

للتمييز بين إشارة على شكل نبضة مستطيلة ، من الضروري استيفاء الشرط رF >> RC = رمع, أين رF - جزء النبض.

عادة ما تكون محدودة بالشرط رمع = RC = (0,01 ¸ 0,02) تي0 .

اجمع الرسم البياني حسب الشكل. 21 مع مكثف C \ u003d 0.01 فائق التوهج ،تلتقط المقاومة ص، احصل على صورة على شاشة الذبذبات وقم برسمها.

استخدم المقاومة ص1 (زيادته) ورسم الرسوم البيانية يوفي(ر) و دوفي(ر) / د .

مثال على تشغيل البرنامج

http://pandia.ru/text/79/193/images/image029_2.jpg "العرض =" 553 "الارتفاع =" 415 ">

التمرين 1

فترة الإشارة T ، s

مدة النبض ti، s

دورة العمل Q

المهمة 2

قيمة المحاثة L، H

قيمة المقاومة R ، أوم

القيمة المحسوبة للوقت ثابتة TL ، s

القيمة التجريبية للوقت ثابت TL ، s

المهمة 3

قيمة السعة ، و

قيمة المقاومة R ، أوم

قيمة الوقت الثابت TL (الشحنة) ، s

قيمة الوقت الثابت TL (التفريغ) ، s

المهمة 4

ثابت الوقت T، s

قيمة المكثف ، F

المقاومة R ، أوم

أسئلة الاختبار

ما هي التيارات التي تسمى شبه ثابتة؟ المعنى الماديثابت الزمن ر؟ كيف تعمل دائرة التفاضل؟ كيف تعمل الدائرة المتكاملة؟ العابرينفي RZ- سلاسل؟

معلومات من النظرية

عمليات عابرة في دوائر RC و RL ……………………………………………………. أربعة

المعنى المادي للوقت ثابت t ……………………………………………… 9

تفريق ودمج دوائر التحكم عن بعد .................................................... 10

الجزء التجريبي …………………………………………………………………… ... 14

ترتيب العمل ……………………………………………………………………… .15

مثال على تشغيل البرنامج ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………

أسئلة المراقبة …………………………………………………………………………………. 21

ضع في اعتبارك دائرة RC الموضحة في الشكل. 3.20 أ. دع الجهد u1 (t) يعمل عند مدخل هذه الدائرة.

أرز. 3.20. التفريق بين دوائر RC- (a) و RL- (b).

ثم العلاقة التالية تنطبق على هذه السلسلة:

ومراعاة التحولات التي سنحصل عليها

(3.114)

إذا اخترنا لإشارة معينة ثابت الوقت للدائرة τ = RC كبير جدًا بحيث يمكن إهمال مساهمة المصطلح الثاني على الجانب الأيمن من (3.114) ، فعندئذٍ مكون الجهد المتغير uR≈u1. هذا يعني أنه في الثوابت الزمنية الكبيرة ، يكرر الجهد عبر المقاومة R جهد الدخل. يتم استخدام هذه الدائرة عندما يكون من الضروري نقل تغيرات الإشارة دون إرسال مكون ثابت.

بالنسبة للقيم الصغيرة جدًا لـ في (3.114) ، يمكن إهمال المصطلح الأول. ثم

(3.115)

على سبيل المثال ، بالنسبة للثوابت الزمنية الصغيرة τ ، تميز دائرة RC (الشكل 3.20 ، أ) إشارة الإدخال ، لذلك تسمى هذه الدائرة بدائرة RC التفاضلية.

سلسلة RL لها أيضًا خصائص مماثلة (الشكل 3.20 ، ب).

أرز. 3.21. التردد (أ) و (ب) خصائص الدوائر المتمايزة.

تسمى الإشارات التي تمر عبر دارات RC و RL بسرعة إذا

أو بطيئة إذا

ويترتب على ذلك أن دائرة RC المدروسة تميز الإشارات البطيئة وتمرر إشارات سريعة دون تشويه.

للتوافقي e. د. يمكن الحصول على نتيجة مماثلة بسهولة عن طريق حساب معامل النقل للدائرة (الشكل 3.20 ، أ) كمعامل نقل لمقسم الجهد بمقاومات ثابتة R و XC \ u003d 1 / C:

(3.116)

للصغيرة τ ، أي عندما τ<<1/ω, выражение (3.116) преобразуется в

في هذه الحالة ، طور جهد الخرج (الوسيطة K) يساوي π / 2. إن إزاحة الطور للإشارة التوافقية بمقدار π / 2 تعادل تمايزها. عندما τ >> 1 / ، يكون معامل التحويل K≈1.

في الحالة العامةوحدة معامل الإرسال (3.116) ، أو استجابة التردد للدائرة (الشكل 3.20 ، أ):

(3.118)

والوسيطة K أو الطور المميز لهذه الدائرة:

تظهر هذه التبعيات في الشكل. 3.21 أ.

دارة RL في الشكل 1 لها نفس الخصائص. 3.20 ، ب مع الوقت الثابت τ = L / R.

إذا أخذنا قفزة جهد واحدة كإشارة خرج ، فعند دمج المعادلة (3.114) يمكننا الحصول على استجابة عابرة لدائرة التمايز ، أو الاعتماد الزمني لإشارة الخرج مع قفزة جهد واحدة عند الإدخال:

يظهر الرسم البياني للاستجابة العابرة في الشكل. 3.21 ب.

أرز. 3.22. دمج سلاسل RC- (أ) و LC- (ب).

ضع في اعتبارك دائرة RC الموضحة في الشكل. 3.22 ، أ. يتم وصفه بواسطة المعادلة

(3.121)

للصغيرة τ = RC (للإشارات "البطيئة") uC≈u1. بالنسبة للإشارات "السريعة" ، يتم دمج الجهد الكهربي u1:

لذلك ، تسمى دائرة RC التي يتم أخذ جهد خرجها من السعة C بدائرة تكامل.

يتم تحديد معامل التحويل لدائرة التكامل من خلال التعبير

(3.123)

في ω<<1/τ K≈1.

يتم وصف خصائص التردد والمرحلة على التوالي بواسطة التعبيرات

(3.124)

أرز. 3.23. التردد (أ) و (ب) خصائص الدوائر المتكاملة.

وهي موضحة في الشكل. 3.23 ، أ. يتم الحصول على الاستجابة العابرة (الشكل 3.23 ، ب) من خلال تكامل (3.121) مع:

بالنسبة لثوابت الوقت المتساوية ، فإن دارة RL الموضحة في الشكل 1 لها نفس الخصائص. 3.22 ب.

دائرة كهربائية يكون فيها جهد الخرج U out (t) (أو التيار) متناسبًا مع الوقت المتكامل لجهد الدخل U in (t) (أو الحالي):


أرز. واحد . تكامل مكبر للصوت التشغيلي.<В основе действия И. ц. лежит накопление заряда на конденсаторе с ёмкостью منتحت تأثير التيار المطبق أو تراكم المغنيسيوم. تدفق في مغو إلتحت الجهد المطبق تستخدم في الغالب I. c. مع مكثف.<С наиб, точностью указанный принцип реализуется в интеграторе на операц. усилителе (ОУ) (рис. 1). Для идеального ОУ разность напряжений между его входами и входные токи равны нулю, поэтому ток, протекающий через сопротивление R ،يساوي شحن التيار



مكثف من،والجهد عند نقطة اتصالهم هو صفر. نتيجة لذلك ، يسمى المنتج RC = t ، الذي يميز معدل شحن المكثف. الوقت ثابت I. ج.<Широко используется простейшая RC-I.ج. (الشكل 2 ، أ). في هذه الدائرة ، يتم تحديد تيار شحنة المكثف من خلال الفرق بين جهد الدخل والمخرج ؛ لذلك ، يتم تنفيذ تكامل جهد الدخل تقريبًا وكلما زادت الدقة ، انخفض جهد الخرج مقارنةً بالمدخلات. يتم استيفاء الشرط الأخير إذا كان ثابت الوقت t أكبر بكثير من الفاصل الزمني الذي يحدث فيه التكامل. من أجل التكامل الصحيح لإشارة الدخل النبضي ، من الضروري أن تكون t أكبر بكثير من مدة النبضة T (الشكل 3). RL-I له خصائص مماثلة. ج ، كما هو موضح في الشكل. 2 ب ، حيث يساوي ثابت الوقت L / R.

أرز. 3.1 - نبض مستطيل الإدخال ؛ 2 - جهد الخرج لدائرة التكامل عند tdT.

ج. تستخدم لتحويل النبضات المعدلة في المدة إلى نبضات معدلة في الاتساع ، لإطالة النبضات ، والحصول على جهد سن المنشار ، وتسليط الضوء على مكونات التردد المنخفض للإشارة ، إلخ. للعمليات. تستخدم مكبرات الصوت في أجهزة الأتمتة وأجهزة الكمبيوتر التناظرية لتنفيذ عملية التكامل.

53- العمليات العابرة. قوانين التخفيف وتطبيقها.

العمليات الانتقالية- العمليات التي تحدث في الدوائر الكهربائية تحت تأثيرات مختلفة ، تقودها من حالة ثابتة إلى حالة ثابتة جديدة ، أي تحت تأثير أنواع مختلفة من معدات التبديل ، على سبيل المثال ، المفاتيح ، والمفاتيح لتشغيل أو إيقاف تشغيل مصدر أو مستقبل الطاقة ، في حالة حدوث فواصل في الدائرة ، في حالة حدوث دوائر قصيرة لأقسام فردية من الدائرة ، إلخ.

السبب المادي لحدوث عمليات عابرة في الدوائر هو وجود المحاثات والمكثفات فيها ، أي العناصر الحثية والسعة في الدوائر المكافئة المقابلة. ويفسر ذلك حقيقة أن طاقة المجالات المغناطيسية والكهربائية لهذه العناصر لا يمكن أن تتغير فجأة التبديل(عملية إغلاق أو فتح المفاتيح) في الدائرة.

يتم وصف العملية العابرة في الدائرة رياضياً بواسطة المعادلة التفاضلية

• غير متجانسة (متجانسة) ، إذا كانت الدائرة المكافئة للدائرة تحتوي (لا تحتوي) على مصادر EMF والتيار ،
• خطي (غير خطي) لدائرة خطية (غير خطية).

مدة العملية العابرة تدوم من كسور النانو ثانية إلى سنوات. يعتمد على الدائرة المحددة. على سبيل المثال ، يمكن أن يصل ثابت وقت التفريغ الذاتي لمكثف مع عازل بوليمر إلى ألف عام. يتم تحديد مدة عملية الانتقال ثابت الزمنالسلاسل.

تنطبق قوانين التبديل على العناصر كثيفة الاستهلاك للطاقة (التفاعلية) ، أي السعة والحث. يقولون: الجهد على السعة والتيار في المحاثة مع التأثيرات المحدودة هي وظائف مستمرة للوقت ، أي لا يمكن أن تتغير فجأة.

رياضيا ، يمكن كتابة هذه الصيغة على النحو التالي

للسعة

للحث.

قوانين التبديل هي نتيجة لتعريف عناصر السعة والحث.

فيزيائيًا ، يُفسَّر قانون التبديل للحث من خلال مقاومة الحث الذاتي EMF للتغير في التيار ، ويتم تفسير قانون التبديل للسعة من خلال مقاومة المجال الكهربائي لمكثف للتغير في الجهد الخارجي .

54. إيدي التيارات ومظاهرها واستخدامها.

التيارات إيديأو تيارات فوكو(تكريما لـ J.BL Foucault) - التيارات الحثية الدوامة التي تنشأ في الموصلات عندما يتغير المجال المغناطيسي الذي يخترقها.

تم اكتشاف تيارات إيدي لأول مرة من قبل العالم الفرنسي د. إف أراغو (1786-1853) في عام 1824 في قرص نحاسي يقع على محور تحت إبرة مغناطيسية دوارة. بسبب التيارات الدوامة ، دخل القرص في الدوران. هذه الظاهرة ، التي تسمى ظاهرة أراغو ، تم شرحها بعد بضع سنوات من قبل إم. فاراداي من وجهة نظر قانون الحث الكهرومغناطيسي الذي اكتشفه: يحفز المجال المغناطيسي الدوار تيارات إيدي في قرص نحاسي يتفاعل مع إبرة مغناطيسية. درس الفيزيائي الفرنسي فوكو (1819-1868) تيارات إيدي بالتفصيل وسُميت باسمه. اكتشف ظاهرة تسخين الأجسام المعدنية التي تدور في مجال مغناطيسي بواسطة التيارات الدوامة.

تنشأ تيارات فوكو تحت تأثير المجال الكهرومغناطيسي المتناوب ، وبحكم طبيعتها الفيزيائية ، لا تختلف بأي شكل من الأشكال عن التيارات الحثية الناشئة في الأسلاك الخطية. إنها دوامة ، أي أنها مغلقة في حلقة.

المقاومة الكهربائية للموصل الهائل صغيرة ، لذلك تصل تيارات فوكو إلى قوة كبيرة جدًا.

يتم استخدام التأثير الحراري لتيارات فوكو في أفران الحث - يتم وضع جسم موصل في ملف يتم تغذيته بواسطة مولد عالي الطاقة عالي التردد ، وتنشأ تيارات إيدي فيه ، مما يؤدي إلى تسخينه حتى الذوبان.

بمساعدة تيارات فوكو ، يتم تسخين الأجزاء المعدنية للمنشآت الفراغية لتفريغها من الغازات.

في كثير من الحالات ، قد تكون تيارات فوكو غير مرغوب فيها. لمكافحتها ، يتم اتخاذ تدابير خاصة: من أجل منع فقدان الطاقة لتسخين نوى المحولات ، يتم تجنيد هذه النوى من ألواح رقيقة مفصولة بطبقات عازلة. أتاح ظهور الفريت تصنيع هذه النوى على شكل نوى صلبة.

اختبار إيدي الحالي هو أحد طرق الاختبار غير المتلف للمنتجات المصنوعة من المواد الموصلة.

55. المحولات ، الخصائص الأساسية وأنواع البناء.

حسابات الجهد والتيار في دوائر RC و L / R

هناك طريقة سهلة لحساب أي مقدار من الدائرة التفاعلية للتيار المستمر في أي وقت. تتمثل الخطوة الأولى في هذه الطريقة في تحديد القيم الأولية والنهائية لتلك الكميات التي يعارض المكثف أو المحرِّض تغييرها (والتي يحاولان الاحتفاظ بها عند مستوى ثابت ، بغض النظر عن المكون التفاعلي). بالنسبة للمكثفات ، ستكون هذه القيمة هي الجهد ، وللمحثات - التيار. القيمة الأولية هي القيمة التي كانتحتى إغلاق (فتح) ملامسات قاطع الدائرة ، وأيهايحاول المكون التفاعلي الاحتفاظ بمستوى ثابت بعد إغلاق جهات الاتصال (فتح). القيمة النهائية هي القيمة التي يتم تعيينها بعد انقضاء فترة زمنية طويلة إلى أجل غير مسمى. يمكن تحديده من خلال تحليل دائرة سعوية عندما يعمل المكثف كدائرة مفتوحة ، ودائرة استقرائية عندما يعمل المحرِّض كدائرة قصيرة ، لأن هذه هي الطريقة التي تتصرف بها هذه العناصر عند الوصول إلى "الشحنة الكاملة" بعد فترة طويلة إلى أجل غير مسمى من زمن.

الخطوة التالية هو الحساب ثابت الزمن السلاسل. ثابت الوقت هو مقدار الوقت الذي يستغرقه تغيير الجهد أو التيار العابر بحوالي 63٪ من قيمته الأولية إلى قيمته النهائية. في المسلسلسلاسل RC ، ثابت الزمنمساوي ل المقاومة الكاملة(بالأوم) مضروبة في المجموعالسعة (بالفاراد) . في المسلسلسلاسل L / R تساوي الحث الكلي(في Henry) مقسومًا على المجموعالمقاومة (بالأوم) . في كلتا الحالتين ، يتم التعبير عن ثابت الوقت بالثواني ويُشار إليه بالحرف اليوناني "تاو" (τ):

الزيادة والنقصان في قيم التيار والجهد في العابرين ، كما لوحظ سابقًا ، هي شخصية مقاربة. وهذا يعني أنها تبدأ في التغيير بسرعة في اللحظة الأولى من الزمن ، وعمليًا لا تتغير في المستقبل. يتم عرض هذه التغييرات على الرسم البياني كمنحنيات أسية.

كما سبق ذكره أعلاه ، ثابت الوقت هو مقدار الوقت الذي يستغرقه تغيير الجهد أو التيار العابر بحوالي 63٪ من قيمته الأولية إلى قيمته النهائية. كل ثابت زمني لاحق يجعل هذه القيم أقرب إلى القيمة النهائية بحوالي 63٪. معادلة رياضية لتحديد بالضبطنسبه مئويه بسيط جدًا:

الحرف e هنا ثابت غير نسبي يساوي تقريبًا 2.718281 8. بمرور الوقت τ ، ستكون النسبة المئوية للتغيير من القيمة الأولية إلى القيمة النهائية كما يلي:

بمرور الوقت 2τ ، ستكون النسبة المئوية للتغيير من القيمة الأولية إلى القيمة النهائية كما يلي:

بمرور الوقت 10τ ، ستكون النسبة المئوية للتغيير:

لحساب الفولتية والتيارات في الدوائر التفاعلية ، يمكن جعل هذه الصيغة أكثر شمولية:

دعنا نحلل ارتفاع الجهد في دائرة RC الموضحة في المقالة الأولى من هذا القسم:

يرجى ملاحظة أننا اخترنا الجهد للتحليل ، لأن هذه هي القيمة التي يحاول المكثف الحفاظ عليها عند مستوى ثابت. بمعرفة مقاومة المقاوم (10 kOhm) وسعة المكثف (100 uF) ، يمكننا حساب ثابت الوقت لهذه الدائرة:

نظرًا لأنه في الوقت الحالي ، يتم إغلاق ملامسات المفتاح ، والجهد عبر المكثف هو 0 فولت ، هذه هي القيمة التي سنستخدمها كقيمة أولية. ستكون القيمة النهائية بالطبع هي جهد إمداد الطاقة (15 فولت). مع الأخذ في الاعتبار كل هذه الأرقام ، ستأخذ معادلتنا الشكل التالي:

وهكذا من خلال 7,25 ثواني (على سبيل المثال)بعد، بعدما امدادات الجهدفي المخطط من خلال جهات الاتصال المغلقةتحول ، جهد مكثفسيزيد بنسبة:

من هذه الحسابات ، يمكن استخلاص النتيجة التالية: إذا كان الجهد الأولي للمكثف هو 0 فولت ، فإن 7.25 ثانية بعد إغلاق ملامسات المفتاح ، فسيكون ذلك مساوياً لـ 14.989 فولت.

باستخدام نفس الصيغة ، يمكنك حساب التيار من خلال المكثف. منذ أن تم تفريغ المكثف في البداية بمثابة العبور قصير الدائرة ، سيكون التيار خلاله بحد أقصى. يمكن حساب هذا التيار بقسمة جهد إمداد الطاقة (15 فولت) على مقاومة واحدة (10 كيلو أوم):

ومن المعروف أيضا أنالتيار النهائي سيكون صفرا، لأن المكثف ينتهي بالتصرف مثل دائرة مفتوحة. يمكننا الآن إدخال هذه القيم في صيغتنا العامة لحساب مقدار 7.25 ثانية الحالية بعد إغلاق جهات الاتصال:

.لاحظ أنالقيمة الناتجة سلبية وليست إيجابي! هذا يشير إلى انخفاض في التيارمع متأخر , بعد فوات الوقت. نظرًا لأن القيمة الأولية للتيار هي 1.5 مللي أمبير ، فإن انخفاضه بمقدار 1.4989 مللي أمبير في 7.25 ثانية سيعطي في النهاية 0.001065 مللي أمبير (1.065 µA).

يمكن الحصول على نفس القيمة باستخدام قانون أوم ، بطرح جهد المكثف (14.989 فولت)من جهد إمداد الطاقة (15 فولت) وقسمة القيمة الناتجة على المقاومة (10 كيلو أوم):

الصيغة العالمية التي تمت مناقشتها أعلاه مناسبة تمامًا لتحليل سلسلة L / R. دعنا نطبقها على الدائرة التي تمت مناقشتها في المقالة الثانية من هذا القسم:

مع محاثة 1 هنري ومقاومة سلسلة 1 أوم ، سيكون ثابت الوقت ثانية واحدة:

نظرًا لأن المحرِّض في هذه الدائرة يعارض تغيير التيار ، فهذه هي القيمة التي سنختارها للتحليل. ستكون القيمة الأولية هنا هي قيمة التيار عبر المحرِّض في لحظة إغلاق جهات اتصال المحول. سيكون مساويا للصفر. كقيمة نهائية ، نأخذ مقدار التيار الذي سيتم إنشاؤه في المحرِّض بعد فترة زمنية طويلة إلى أجل غير مسمى (القيمة القصوى). يمكنك حسابه بقسمة جهد إمداد الطاقة على سلسلة المقاومة: 15 فولت / 1 أوم = 15 أ.

إذا أردنا تحديد القيمة الحالية بعد 3.5 ثانية من إغلاق جهات الاتصال ، فستتخذ الصيغة الشكل التالي:

بالنظر إلى حقيقة أن التيار الأولي عبر المحرِّض كان صفرًا ، بعد 3.5 ثانية من لحظة إغلاق ملامسات المفتاح ، ستكون قيمته 14.547 أمبير.

يتم حساب الفولتية في الدائرة الاستقرائية باستخدام قانون أوم ويبدأ بالمقاومات وينتهي بمحث. في حضورفي مثالنامقاوم واحد فقط مهم 1 أوم ) ، قم بإجراء هذه الحساباتسهل جدا:

بطرح القيمة التي تم الحصول عليها من جهد إمداد الطاقة (15 فولت) ، نحصل على الجهد الذي سيكون على المحرِّض بعد 3.5 ثانية من إغلاق ملامسات المفتاح:

غالبًا ما تستخدم الدوائر الإلكترونية دوائر RC لتوفير تأخير زمني أو إطالة الإشارات النبضية. تتكون أبسط الدوائر من مقاوم ومكثف فقط (ومن هنا نشأ مصطلح دائرة RC).

لإكمال هذه الدائرة منطقيًا ، تحتاج إلى توصيل المقاوم والمكثف ببعض المكونات الإلكترونية النشطة ، كما في الشكل. 17.2: على سبيل المثال ، لعنصر منطقي أو ترانزستور.

مبدأ تشغيل دائرة RC هو أن المكثف المشحون يتم تفريغه من خلال المقاوم ليس على الفور ، ولكن خلال فترة زمنية معينة. كلما زادت مقاومة المقاوم و / أو المكثف ، كلما طالت مدة تفريغ السعة. غالبًا ما يستخدم مصممو الدوائر دوائر RC لإنشاء مؤقتات ومذبذبات بسيطة أو لتغيير أشكال الموجة.

كيف يمكنك حساب ثابت الوقت لدائرة RC؟ نظرًا لأن هذه الدائرة تتكون من مقاوم ومكثف ، فإن المعادلة تستخدم قيم المقاومة والسعة. المكثفات النموذجية لها سعة بترتيب ميكروفاراد وحتى أقل ، والفاراد هي وحدات النظام ، لذا فإن الصيغة تعمل بأرقام كسرية.

في هذه المعادلة ، T للوقت بالثواني ، R للمقاومة بالأوم ، و C للسعة بالفاراد.

لنفترض ، على سبيل المثال ، أن هناك مقاومة 2000 أوم متصلة بمكثف 1 uF. سيكون ثابت الوقت لهذه السلسلة 0.002 ثانية ، أو 2 مللي ثانية.

من أجل تسهيل تحويل وحدات السعة الصغيرة جدًا إلى الفاراد في البداية ، قمنا بتجميع جدول. 17.2.

الجدول 17.2. علاقات قانون أوم

حسابات التردد والطول الموجي

يتناسب تردد الإشارة عكسياً مع طولها الموجي ، كما سيتبين من الصيغ أدناه. هذه الصيغ مفيدة بشكل خاص عند العمل مع الإلكترونيات اللاسلكية ، على سبيل المثال ، لتقدير طول قطعة من السلك المخطط استخدامها كهوائي. في جميع الصيغ التالية ، يُعبر عن الطول الموجي بالأمتار ويُعبر عن التردد بالكيلوهرتز.