Електроцин; галочка - R; перехідні перетворювачі в схемах RC, RL та RLC
Перехідні режими в схемах RC, RL та RLC
Основні: заряд і розряд конденсатора, вивчення схеми (R, C)
Конденсатор можна порівняти з двома пластинами, розташованими віч-на-віч.
Як загальне правило, можна сказати, що конденсатор складається з двох провідників, розділених ізолятором (також званий діелектриком).
Цей ізолятор може бути повітряним, скляним, пластиковим .
Конденсатори використовуються майже у всіх електронних збірках.
Наприклад, змінні конденсатори використовуються для налаштування схем радіостанцій.
При дії напруги конденсатор має властивість заряджатися і підтримувати електричний заряд, пропорційно:
Це резервуар енергії.
Ми можемо порівняти конденсатор з резервуаром, який наповнюється і спорожняється, або з легенєю, яка надувається і спущується.
Ця енергія відновлюється під час розряду конденсатора (наприклад, електронні спалахи).
Ці явища зарядки та розрядки не є миттєвими; це перехідні явища.
З позначеннями на наступному малюнку:
Потужність, яку отримує конденсатор (алгебраїчно):
Енергія ЕС, що зберігається конденсатором, виводиться з цього:
Навантаження, яку несуть підкріплення, є постійною функцією часу.
Заряд конденсатора кроком напруги:
До: і до: .
Отже для:
Якщо конденсатор розряджений при:
- постійна часу ланцюга (RC): вона дає порядок величини часу зарядки конденсатора. \
Заряд безперервний при; інтенсивність неперервна (переходить від до від до).
Що відбувається з енергією, що подається генератором? Відповідно до збереження енергії ми покажемо, що:
: енергія, що подається генератором
: енергія, що розсіюється ефектом Джоуля в R
: енергія, накопичена C
Розряд конденсатора:
Наступний малюнок ілюструє результати.
Основне: котушка самоіндукції, дослідження ланцюга (R, L)
Будь-яка обмотка, через яку протікає струм, створює магнітне поле, пропорційне напруженості i .
Коли інтенсивність i залежить від часу, на клемах котушки з'являється самоіндукційний фем (явище індукції).
У конвенції приймача ця фем записана (припускаючи ідеальну котушку, тобто без опору):
Роль котушки самоіндукції полягає в протистоянні будь-яким змінам струму в ланцюзі (закон Ленца).
Зокрема, інтенсивність струму в котушці обов'язково безперервна.
Напруга, потужність та енергія:
З позначеннями на наступному малюнку:
Потужність, яку отримує котушка (алгебраїчно), є (ідеальна котушка тут, тобто r = 0):
Енергія, накопичена котушкою, виводиться з цього:
Інтенсивність струму, що протікає через котушку, є безперервною функцією часу.
Реакція на крок напруги (ідеальна котушка):
До: і до: .
Якщо інтенсивність струму дорівнює нулю при:
- константа часу ланцюга (RL): вона дає порядок величини тривалості встановлення постійного режиму ().
Потім котушка поводиться як єдиний провід.
Інтенсивність (і напруга) безперервна при; напруга неперервна (переходить від 0 до E від до).
Ми покажемо, що:
: енергія, що подається генератором
: енергія, що розсіюється ефектом Джоуля в R
: енергія, накопичена котушкою
Звідси результат:
Основні: перехідні режими в послідовному ланцюзі (RLC)
Рівняння диференціального кола (RLC):
Закон сітки дає:
Різні режими:
Ми шукаємо рішення однорідного рівняння виду, що апріорі належить до поля комплексів.
У підсумку ми отримуємо характерний поліном:
Чий дискримінант:
Потім ми повинні додати конкретне рішення, яке залежить від форми e (t).
Реакція схеми (RLC) на крок напруги:
Для:
Тоді рішення попереднього диференціального рівняння:
В кінці досягається стійкий стан ().
Кінцевий стан:
і (конденсатор заряджений).
Покажемо, що остаточний енергетичний баланс записаний:
: енергія, що подається генератором
: енергія, що розсіюється ефектом Джоуля в R
: енергія, накопичена C
Ми можемо розрахувати енергію, що подається генератором:
Ми зробили висновок, що енергія, що розсіюється ефектом Джоуля в резисторі R, коштує:
Половина енергії, що подається генератором, розсіюється ефектом Джоуля.
Ми знаходимо той самий результат, що і у випадку з ланцюгом (RC): це не дивно, оскільки індуктивність не впливає на початковий і кінцевий стан ланцюга.