Sa mga de-koryenteng circuit, gayundin sa mga mekanikal na sistema tulad ng spring weight o pendulum, libreng vibrations.
Electromagnetic vibrationstinatawag na panaka-nakang magkakaugnay na pagbabago sa singil, kasalukuyang at boltahe.
libreang mga pagbabagu-bago ay tinatawag na mga nangyayari nang wala panlabas na impluwensya mula sa unang nakaimbak na enerhiya.
pinilitay tinatawag na mga oscillations sa circuit sa ilalim ng pagkilos ng isang panlabas na periodic electromotive force
Libreng electromagnetic oscillations ay pana-panahong umuulit ng mga pagbabago sa mga electromagnetic na dami (q- singil ng kuryente,ako- kasalukuyang lakas,U- potensyal na pagkakaiba) na nagaganap nang walang pagkonsumo ng enerhiya mula sa mga panlabas na mapagkukunan.
Protozoa sistema ng kuryente, na may kakayahang magsagawa ng mga libreng oscillations, ay serial RLC loop o oscillatory circuit.
Oscillatory circuit -ay isang sistema na binubuo ng mga series-connected capacitance capacitorC, mga inductorL at isang konduktor na may resistensyaR
Isaalang-alang ang isang closed oscillatory circuit na binubuo ng isang inductance L at mga lalagyan SA.
Upang pukawin ang mga oscillations sa circuit na ito, kinakailangan upang ipaalam sa kapasitor ng isang tiyak na singil mula sa pinagmulan ε . Kapag ang susi K ay nasa posisyon 1, ang kapasitor ay sinisingil sa boltahe. Matapos ilipat ang susi sa posisyon 2, magsisimula ang proseso ng paglabas ng kapasitor sa pamamagitan ng risistor R at isang inductor L. Sa ilang kundisyon ang prosesong ito ay maaaring maging oscillatory
Ang mga libreng electromagnetic oscillations ay maaaring obserbahan sa screen ng oscilloscope.
Tulad ng makikita mula sa oscillation graph na nakuha sa oscilloscope, ang mga libreng electromagnetic oscillations ay kumukupas, ibig sabihin, bumababa ang kanilang amplitude sa paglipas ng panahon. Ito ay dahil ang bahagi ng elektrikal na enerhiya sa aktibong paglaban R ay na-convert sa panloob na enerhiya. konduktor (nag-iinit ang konduktor kapag dumadaan dito agos ng kuryente).
Isaalang-alang natin kung paano nangyayari ang mga oscillations sa isang oscillatory circuit at kung anong mga pagbabago sa enerhiya ang nangyayari sa kasong ito. Isaalang-alang muna natin ang kaso kapag walang pagkawala ng electromagnetic energy sa circuit ( R = 0).
Kung sisingilin mo ang kapasitor sa isang boltahe U 0, pagkatapos ay sa paunang oras t 1 = 0, ang mga halaga ng amplitude ng boltahe U 0 at singil q 0 = CU 0 ay itatatag sa mga plato ng kapasitor.
Ang kabuuang enerhiya W ng system ay katumbas ng enerhiya electric field W el:
Kung ang circuit ay sarado, pagkatapos ay ang kasalukuyang ay nagsisimula sa daloy. Lumilitaw ang Emf sa circuit. pagtatalaga sa sarili
Dahil sa self-induction sa coil, ang kapasitor ay hindi agad na pinalabas, ngunit unti-unti (dahil, ayon sa panuntunan ng Lenz, ang nagreresultang inductive current kasama ang magnetic field nito ay sumasalungat sa pagbabago sa magnetic flux kung saan ito sanhi. Iyon ay , ang magnetic field ng inductive current ay hindi pinapayagan ang magnetic flux ng kasalukuyang upang agad na tumaas sa contour). Sa kasong ito, unti-unting tumataas ang kasalukuyang, na umaabot sa pinakamataas na halaga nito I 0 sa oras t 2 =T/4, at ang singil sa kapasitor ay nagiging katumbas ng zero.
Habang naglalabas ang kapasitor, bumababa ang enerhiya ng patlang ng kuryente, ngunit sa parehong oras ang pagtaas ng enerhiya magnetic field. Ang kabuuang enerhiya ng circuit pagkatapos i-discharge ang kapasitor ay katumbas ng enerhiya ng magnetic field W m:
Sa susunod na sandali sa oras, ang kasalukuyang dumadaloy sa parehong direksyon, bumababa sa zero, na nagiging sanhi ng pag-recharge ng kapasitor. Ang kasalukuyang ay hindi hihinto kaagad pagkatapos na ang kapasitor ay pinalabas dahil sa self-induction (ngayon ang magnetic field ng induction current ay hindi pinapayagan ang magnetic flux ng kasalukuyang sa circuit na agad na bumaba). Sa oras na t 3 \u003d T / 2, ang singil ng kapasitor ay muling pinakamataas at katumbas ng paunang singil q \u003d q 0, ang boltahe ay katumbas din ng paunang U \u003d U 0, at ang kasalukuyang nasa circuit ay zero I \u003d 0.
Pagkatapos ay muling naglalabas ang kapasitor, ang kasalukuyang dumadaloy sa inductor sa kabaligtaran na direksyon. Pagkatapos ng isang yugto ng panahon T, babalik ang system sa orihinal nitong estado. Ang kumpletong oscillation ay nakumpleto, ang proseso ay paulit-ulit.
Ang graph ng pagbabago sa singil at kasalukuyang lakas na may libreng electromagnetic oscillations sa circuit ay nagpapakita na ang kasalukuyang pagbabago ng lakas ay nahuhuli sa mga pagbabago sa singil ng π/2.
Sa anumang oras, ang kabuuang enerhiya ay:
Sa mga libreng vibrations, nangyayari ang isang panaka-nakang pagbabago ng enerhiyang elektrikal W e, naka-imbak sa kapasitor, sa magnetic energy W m coil at kabaliktaran. Kung walang pagkawala ng enerhiya sa oscillatory circuit, kung gayon ang kabuuang electromagnetic energy ng system ay nananatiling pare-pareho.
Ang mga libreng electrical vibrations ay katulad ng mechanical vibrations. Ipinapakita ng figure ang mga graph ng pagbabago ng singil q(t) kapasitor at bias x(t) load mula sa posisyon ng equilibrium, pati na rin ang kasalukuyang mga graph ako(t) at bilis ng pagkarga υ( t) para sa isang panahon ng oscillation.
Sa kawalan ng pamamasa, ang mga libreng oscillation sa isang de-koryenteng circuit ay maharmonya, ibig sabihin, nangyayari ang mga ito ayon sa batas
q(t) = q 0 cos(ω t + φ 0)
Mga Parameter L at C Ang oscillatory circuit ay tumutukoy lamang sa natural na dalas libreng vibrations at panahon ng oscillation - formula ni Thompson
Malawak q 0 at paunang yugto φ 0 ay tinutukoy paunang kondisyon , iyon ay, ang paraan kung saan ang sistema ay inilabas sa ekwilibriyo.
Para sa mga pagbabago sa singil, boltahe at kasalukuyang, ang mga formula ay nakuha:
Para sa isang kapasitor:
q(t) = q 0 cosω 0 t
U(t) = U 0 cosω 0 t
Para sa isang inductor:
i(t) = ako 0 cos(ω 0 t+ π/2)
U(t) = U 0 cos(ω 0 t + π)
Tandaan natin pangunahing katangian ng oscillatory motion:
q 0, U 0 , ako 0 - malawak– modyul ang pinakamalaking halaga pabagu-bagong halaga
T - panahon- ang pinakamababang agwat ng oras pagkatapos na ang proseso ay ganap na paulit-ulit
ν - Dalas- ang bilang ng mga oscillation sa bawat yunit ng oras
ω - Paikot na dalas ay ang bilang ng mga oscillations sa 2n segundo
φ - yugto ng oscillation- ang value na nakatayo sa ilalim ng cosine (sine) sign at nagpapakilala sa estado ng system anumang oras.
Oscillatory circuit.
J. Henry (1842) - itinatag ang oscillatory na katangian ng paglabas ng isang kapasitor (natuklasan na EMC).
Ang mga electromagnetic oscillations (EMC) ay mga pana-panahong pagbabago sa singil, kasalukuyang at boltahe na nangyayari sa isang de-koryenteng circuit.
Mga uri ng electromagnetic oscillations:
1. Libreng EMC - mga vibrations na nagaganap sa ilalim ng aksyon panloob na pwersa(nabubulok).
2. Sapilitang EMC - mga oscillations sa circuit sa ilalim ng pagkilos ng isang panlabas na pana-panahong pagbabago ng electromotive force (hindi damped).
1. Libreng electromagnetic oscillations.
Ang pinakasimpleng sistema ng kuryente na may kakayahang magsagawa ng mga libreng oscillations ay isang oscillatory circuit.
Ang isang oscillatory circuit ay isang circuit na binubuo ng isang coil at isang kapasitor na konektado sa serye.
L – coil inductance [H]
Ang C ay ang kapasidad ng kapasitor [F]
Ang mga libreng electromagnetic oscillations ay nangyayari sa oscillatory circuit pagkatapos ng isang solong supply ng enerhiya. Magagawa ito, halimbawa, sa pamamagitan ng pagsingil ng isang kapasitor mula sa isang pinagmulan.
kasi Ang mga plato ng kapasitor ay sarado sa likid, pagkatapos ay magsisimulang mag-discharge ang kapasitor. Ang kasalukuyang ito ay lilikha ng magnetic field sa coil.
Habang tumataas ang kasalukuyang at bumababa ang boltahe sa kapasitor, ang enerhiya ng electric field na WE ay na-convert sa enerhiya ng magnetic field ng coil WM.
Sa sandali ng buong paglabas ng kapasitor, ang kasalukuyang sa coil at ang enerhiya ng magnetic field ay umabot sa kanilang pinakamataas na halaga.
| t=0 | ||||
 |  |
Kung ang circuit ay totoo, pagkatapos ay ang pagkalugi ng enerhiya electromagnetic field ay hindi maiiwasan, dahil ang enerhiya ng electromagnetic field ay bahagyang inilipat sa panloob na enerhiya ng mga konduktor, ang dielectric, at inilabas din sa anyo ng init ng Joule sa aktibong pagkarga. Bilang isang resulta, ang mga libreng electromagnetic oscillations ay lumitaw sa isang tunay na circuit, na damped. Sapilitang electromagnetic oscillations Ang alternating electric current ay isang sapilitang EMC (ang mga ito ay undamped). Upang ang mga oscillations ay walang dampi, isang panlabas na pana-panahong nagbabagong puwersa ay dapat kumilos sa oscillating body. Tungkulin panlabas na puwersa gumaganap ng E.D.S. mula sa isang panlabas na mapagkukunan - isang alternator na tumatakbo sa isang planta ng kuryente. Tinitiyak ng sapilitang electromagnetic oscillations ang operasyon mga de-kuryenteng motor sa mga kagamitan sa makina sa mga halaman at pabrika, mga kagamitan sa sambahayan ng kuryente at mga sistema ng ilaw. Ang pagkilos ng panlabas na variable na E.D.S. ay nagagawang ibalik ang pagkawala ng enerhiya, lumikha at mapanatili ang mga hindi mabagal na electromagnetic oscillations. Mga katangian ng electromagnetic oscillations: Ang panahon ay ang oras na kinakailangan para sa isang kumpletong oscillation na mangyari. |
T depende sa:
Sa Russia, ang dalas ng AC 
KASALUKUYANG RESONANCE, PARALLEL RESONANCE
Ang kasalukuyang resonance, parallel resonance - ay nakuha kapag ang generator ay puno ng inductance at capacitance na konektado sa parallel, i.e. kapag ang generator ay naka-on sa labas ng circuit (Larawan 1 a). Ang oscillatory circuit mismo, na itinuturing na abstractly mula sa generator, ay dapat pa ring isipin bilang isang serye ng circuit ng L at C. Hindi dapat ipagpalagay na sa kasalukuyang resonance circuit, ang generator at ang circuit ay konektado sa parallel.
Ang buong circuit sa kabuuan ay isang load resistance para sa generator at samakatuwid ay ang generator
Fig.1 - Schematic at resonance curves para sa resonance currents
Ito ay konektado sa serye, tulad ng palaging nangyayari sa isang closed circuit.
Ang mga kondisyon para sa pagkuha ng kasalukuyang resonance ay kapareho ng para sa boltahe resonance: f \u003d f 0 o x L \u003d x C. Gayunpaman, sa mga tuntunin ng mga katangian nito, ang resonance ng mga alon ay sa maraming aspeto kabaligtaran sa resonance ng mga boltahe. Sa kasong ito, ang boltahe sa coil at sa kapasitor ay kapareho ng sa generator. Sa resonance, ang loop resistance sa pagitan ng mga branch point ay nagiging maximum, at ang generator current ay magiging minimum. Ang kabuuang (katumbas) na paglaban ng circuit para sa generator sa resonance ng mga alon R e ay maaaring kalkulahin gamit ang alinman sa mga sumusunod na formula
Kung saan ang L at C ay nasa henry at farads, at ang R e, p at r ay nasa ohms.
Ang resistance R e, na tinatawag na resonant resistance, ay puro aktibo at samakatuwid, sa resonance ng mga alon, walang phase shift sa pagitan ng boltahe ng generator at kasalukuyang nito.
Sa (Fig.1 b) para sa resonance ng mga alon, ang pagbabago sa impedance ng circuit z at ang generator kasalukuyang I ay ipinapakita na may pagbabago sa dalas ng generator f.
Sa circuit mismo, sa resonance, ang mga malakas na oscillations ay nangyayari at samakatuwid ang kasalukuyang sa loob ng circuit ay maraming beses na mas malaki kaysa sa kasalukuyang generator. Ang mga alon sa inductance at capacitance I L at I C ay maaaring ituring bilang mga alon sa mga sanga o bilang isang kasalukuyang ng mga undamped oscillations sa loob ng circuit na sinusuportahan ng generator. Sa paggalang sa boltahe U, ang kasalukuyang sa coil ay nahuhuli ng 90 °, at ang kasalukuyang nasa kapasidad ay humahantong sa boltahe na ito ng 90 °, ibig sabihin, ang mga alon ay inililipat sa yugto ng 180 ° na may kaugnayan sa bawat isa. Dahil sa pagkakaroon ng aktibong paglaban, puro higit sa lahat sa likid, ang mga alon IL, at IC aktwal na may isang phase shift bahagyang mas mababa sa 180 ° at ang kasalukuyang IL ay bahagyang (mas mababa sa I C. Samakatuwid, ayon sa unang Kirchhoff batas para sa branch point, maaari kang sumulat
Kung mas mababa ang aktibong paglaban sa circuit, mas maliit ang pagkakaiba sa pagitan ng I C at I L, mas mababa ang kasalukuyang generator at mas malaki ang paglaban ng circuit. Ito ay lubos na nauunawaan. Ang kasalukuyang nagmumula sa generator ay muling pinupunan ang enerhiya sa circuit, na binabayaran ang mga pagkalugi nito sa aktibong paglaban. Sa pagbaba ng aktibong resistensya, ang pagkawala ng enerhiya sa loob nito ay bumababa at ang generator ay kumonsumo ng mas kaunting enerhiya upang mapanatili ang mga undamped oscillations.
Kung ang circuit ay perpekto, kung gayon ang mga oscillations na nagsimula ay patuloy na magpapatuloy nang walang pamamasa, at walang enerhiya na kakailanganin mula sa generator upang mapanatili ang mga ito. Ang kasalukuyang generator ay magiging zero at ang loop resistance ay magiging infinity.
Ang aktibong kapangyarihan na natupok ng generator ay maaaring kalkulahin bilang
o bilang pagkawala ng kuryente sa aktibong paglaban ng circuit
Kung saan ako - kasalukuyang sa circuit, katumbas ng I L o I C.
Para sa resonance ng mga alon, pati na rin para sa resonance ng mga boltahe, ang paglitaw ng malakas na mga oscillations sa circuit ay katangian na may isang bahagyang paggasta ng kapangyarihan ng generator.
Ang kababalaghan ng resonance sa isang parallel circuit ay lubos na naiimpluwensyahan ng panloob na pagtutol R i ng supply generator. Kung ang paglaban na ito ay maliit, kung gayon ang boltahe sa mga terminal ng generator, at samakatuwid sa circuit, ay bahagyang naiiba mula sa emf ng generator at nananatiling halos pare-pareho sa amplitude, sa kabila ng mga pagbabago sa kasalukuyang na may pagbabago sa dalas. Sa katunayan, ang U \u003d E - IR i, ngunit dahil maliit ang R i, ang pagkawala ng boltahe sa loob ng generator IR i ay hindi rin gaanong mahalaga at U \u003d E.
Ang kabuuang paglaban ng circuit sa kasong ito ay humigit-kumulang katumbas lamang ng paglaban ng circuit. Sa resonance, ang huli ay tumataas nang malaki at ang kasalukuyang generator ay bumababa nang husto. Ang kasalukuyang curve ng pagbabago sa (Larawan 1 b) ay tumutugma sa ganoong kaso.
Ang constancy ng amplitude ng boltahe sa circuit ay ipinaliwanag din ng formula U = I * z. Para sa kaso ng resonance, ang z ay malaki, ngunit ang I ay isang maliit na halaga, at kung walang resonance, ang z ay bumababa, ngunit ako ay tumataas at ang produkto na I * z ay nananatiling humigit-kumulang pareho.
Tulad ng makikita, na may isang maliit na generator Ri, ang parallel circuit ay walang mga resonant na katangian na may paggalang sa boltahe: sa resonance, ang boltahe sa circuit ay halos hindi tumaas. Ang mga agos ng IL at IC ay hindi rin kapansin-pansing tataas. Dahil dito, na may isang maliit na Ri ng generator, ang circuit ay walang mga resonant na katangian na may paggalang sa mga alon sa coil at kapasitor.
Sa mga radio engineering circuit, ang parallel circuit ay karaniwang pinapagana ng isang oscillator na may mataas na panloob na resistensya, na nilalaro ng isang vacuum tube o isang semiconductor device. Kung ang panloob na paglaban ng generator ay mas malaki kaysa sa circuit resistance r, kung gayon ang parallel circuit ay nakakakuha ng binibigkas na mga katangian ng resonant.
Sa kasong ito, ang impedance ng circuit ay humigit-kumulang katumbas ng isang Ri at halos hindi nagbabago sa dalas. Ang kasalukuyang ibinibigay ko sa circuit ay halos pare-pareho din sa amplitude:
Ngunit pagkatapos ay ang boltahe sa circuit U \u003d I * z na may pagbabago sa dalas ay susundan ng mga pagbabago sa paglaban ng circuit z, i.e. sa resonance, tataas nang husto ang U. Alinsunod dito, ang mga alon I L at I C ay tataas. Kaya, sa isang malaking R i ng generator, ang z change curve (Larawan 1 b) ay magpapakita din ng humigit-kumulang sa iba pang mga kaliskis ng pagbabago sa boltahe sa circuit U at mga pagbabago sa mga alon IL at IC. Sa Fig. 2 , ang isang katulad na curve ay ipinapakita kasama ang generator kasalukuyang graph na sa kasong ito halos hindi nagbabago.
Fig. 2 - Resonance curves ng isang parallel circuit na may malaking panloob na paglaban ng generator
Ang pangunahing aplikasyon ng kasalukuyang resonance sa radio engineering ay ang paglikha ng mataas na pagtutol para sa isang kasalukuyang ng isang tiyak na dalas sa mga generator ng tubo at mga amplifier. mataas na dalas
Oscillatory circuit LC
Ang isang oscillatory circuit ay isang de-koryenteng circuit kung saan maaaring mangyari ang mga oscillation na may dalas na tinutukoy ng mga parameter ng circuit.
Ang pinakasimpleng oscillatory circuit ay binubuo ng isang kapasitor at isang inductor na konektado sa parallel o sa serye.
Ang Capacitor C ay isang reaktibong elemento. Ito ay may kakayahang mag-imbak at maglabas ng elektrikal na enerhiya.
- Inductor L - reaktibong elemento. Ito ay may kakayahang mag-ipon at maglabas ng magnetic energy.
Libreng electrical oscillations sa isang parallel circuit.
Ang mga pangunahing katangian ng inductance:
Ang kasalukuyang dumadaloy sa inductor ay lumilikha ng magnetic field na may enerhiya.
- Ang isang pagbabago sa kasalukuyang sa likid ay nagdudulot ng pagbabago sa magnetic flux sa mga pagliko nito, na lumilikha ng isang EMF sa kanila, na pumipigil sa pagbabago sa kasalukuyang at magnetic flux.
Ang panahon ng mga libreng oscillations ng LC circuit ay maaaring inilarawan bilang mga sumusunod:
Kung ang isang kapasitor na may kapasidad C ay sinisingil sa isang boltahe U, ang potensyal na enerhiya ng singil nito ay magiging 
.
Kung ang isang inductor L ay konektado sa parallel sa isang sisingilin na kapasitor, ang discharge current nito ay dadaloy sa circuit, na lumilikha ng magnetic field sa coil.
Ang magnetic flux, na tumataas mula sa zero, ay lilikha ng isang EMF sa direksyon na kabaligtaran sa kasalukuyang sa likid, na maiiwasan ang kasalukuyang pagtaas sa circuit, kaya ang kapasitor ay hindi agad na maglalabas, ngunit pagkatapos ng isang oras t1, na kung saan ay tinutukoy ng inductance ng coil at ang kapasidad ng kapasitor mula sa pagkalkula t1 \u003d.
Pagkatapos ng oras na t1, kapag ang kapasitor ay pinalabas sa zero, ang kasalukuyang sa likid at ang magnetic energy ay magiging maximum.
Ang magnetic energy na naipon ng coil sa sandaling ito ay magiging .
Sa isip, kung walang mga pagkalugi sa loop, ang E C ay magiging katumbas ng E L . Sa ganitong paraan, Enerhiya ng kuryente Ang kapasitor ay mako-convert sa magnetic energy ng coil.
Ang isang pagbabago (pagbaba) sa magnetic flux ng naipon na enerhiya ng coil ay lilikha ng isang EMF sa loob nito, na magpapatuloy sa kasalukuyang sa parehong direksyon at magsisimula ang proseso ng singilin ang kapasitor na may inductive current. Bumababa mula sa maximum hanggang zero sa oras na t2 = t1, ito ay muling magkarga ng kapasitor mula sa zero hanggang sa maximum na negatibong halaga (-U).
Kaya ang magnetic energy ng coil ay magiging electrical energy ng capacitor.
Ang inilalarawang pagitan ng t1 at t2 ay magiging kalahati ng panahon ng buong oscillation sa circuit.
Sa ikalawang kalahati, ang mga proseso ay magkatulad, tanging ang kapasitor ay ilalabas mula sa isang negatibong halaga, at ang kasalukuyang at magnetic flux magbabago ng direksyon. Ang magnetic energy ay muling maiipon sa coil sa panahon ng t3, na binabago ang polarity ng mga pole.
Sa panahon ng huling yugto oscillations (t4), ang naipon na magnetic energy ng coil ay sisingilin ang kapasitor sa paunang halaga U (sa kawalan ng mga pagkalugi) at ang proseso ng oscillation ay mauulit.
Sa katotohanan, sa pagkakaroon ng mga pagkalugi ng enerhiya sa aktibong paglaban ng mga konduktor, mga pagkalugi ng phase at magnetic, ang mga oscillations ay madadamdam sa amplitude.
Ang oras na t1 + t2 + t3 + t4 ang magiging panahon ng oscillation 
.
Dalas ng mga libreng oscillations ng circuit ƒ = 1 / T
Ang dalas ng mga libreng oscillations ay ang resonance frequency ng circuit kung saan ang reactance ng inductance X L =2πfL ay katumbas ng reactance ng capacitance X C =1/(2πfC).
Alternating electric current
u=Um⋅sinωt o u=Um⋅cosωt ,
i=Im⋅sin(ωt+φc) ,
Alternator
e=Em⋅sinω⋅t,
i=eR=B⋅S⋅ωR⋅sinω⋅t=Im⋅sinω⋅t,
* Prinsipyo ng pagpapatakbo
α=ω⋅t=2π⋅ν⋅t,
Φ(t)=B⋅S⋅cosα=B⋅S⋅cosω⋅t.
u=Um⋅sinω⋅t.(1)
i=uR=UmR⋅sinω⋅t=Im⋅sinω⋅t,(2)
Itinalaga ng titik I.
Tinukoy bilang U.
I=Im2√,U=Um2√.
P=U⋅I=I2⋅R=U2R.
*Derivation ng formula
⟨P⟩=Um⋅Im2.
⟨P⟩=I2m2⋅R=U2m2R.(4)
at ihambing sa mga equation (4):
I2m2⋅R=I2⋅R,I=Im2√,
U2m2R=U2R,U=Um2√.
Alternating electric current
V mekanikal na sistema Ang sapilitang mga oscillations ay nangyayari kapag ang isang panlabas na pana-panahong puwersa ay kumikilos dito. Katulad nito, ang sapilitang electromagnetic oscillations sa isang electric circuit ay nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng isang panlabas na pana-panahong pagbabago ng EMF o isang panlabas na pagbabago ng boltahe.
Ang sapilitang electromagnetic oscillations sa isang electrical circuit ay isang alternating electric current.
Ang alternating electric current ay isang agos na pana-panahong nagbabago ang lakas at direksyon.
Sa hinaharap, pag-aaralan natin ang mga sapilitang electrical oscillations na nangyayari sa mga circuit sa ilalim ng pagkilos ng boltahe, na magkakasuwato na nagbabago sa dalas ω ayon sa sinusoidal o cosine na batas:
u=Um⋅sinωt o u=Um⋅cosωt ,
kung saan ang u ay ang instantaneous na halaga ng boltahe, ang U m ay ang boltahe amplitude, ω ay ang cyclic oscillation frequency. Kung ang boltahe ay nagbabago sa dalas ng ω, kung gayon ang kasalukuyang lakas sa circuit ay magbabago sa parehong dalas, ngunit ang kasalukuyang pagbabagu-bago ay hindi kailangang nasa yugto na may mga pagbabago sa boltahe. Samakatuwid, sa pangkalahatang kaso
i=Im⋅sin(ωt+φc) ,
kung saan ang φ c ay ang pagkakaiba ng bahagi (shift) sa pagitan ng mga pagbabago sa kasalukuyang at boltahe.
Batay dito, maaaring ibigay ang sumusunod na kahulugan:
Alternating kasalukuyang ay isang electric current na nagbabago sa paglipas ng panahon ayon sa isang harmonic law.
Tinitiyak ng alternating current ang pagpapatakbo ng mga de-koryenteng motor sa mga kagamitan sa makina sa mga pabrika at halaman, mga drive pag-iilaw sa aming mga apartment at sa kalye, mga refrigerator at vacuum cleaner, mga kagamitan sa pag-init atbp. Ang dalas ng pagbabagu-bago ng boltahe sa network ay 50 Hz. Ang parehong dalas ng oscillation ay may kapangyarihan ng alternating current. Nangangahulugan ito na sa loob ng 1 s ang kasalukuyang ay magbabago ng direksyon ng 50 beses. Ang dalas ng 50 Hz ay tinatanggap para sa pang-industriya na kasalukuyang sa maraming mga bansa sa mundo. Sa USA, ang dalas ng pang-industriyang kasalukuyang ay 60 Hz.
Alternator
Karamihan sa kuryente sa mundo ay kasalukuyang nalilikha ng mga harmonic alternator.
Ang alternator ay isang de-koryenteng aparato na idinisenyo upang i-convert ang mekanikal na enerhiya sa alternating kasalukuyang enerhiya.
EMF induction Ang generator ay nagbabago ng sinusoidal
e=Em⋅sinω⋅t,
kung saan ang Em=B⋅S⋅ω ay ang amplitude (maximum) na halaga ng EMF. Kapag nakakonekta sa mga terminal ng load frame na may resistensya R, isang alternating current ang dadaan dito. Ayon sa batas ng Ohm para sa isang seksyon ng circuit, ang kasalukuyang nasa load
i=eR=B⋅S⋅ωR⋅sinω⋅t=Im⋅sinω⋅t,
kung saan ang Im=B⋅S⋅ωR ay ang amplitude na halaga ng kasalukuyang lakas.
Ang mga pangunahing bahagi ng generator ay (Larawan 1):
inductor - isang electromagnet o permanenteng magnet na lumilikha ng magnetic field;
armature - isang paikot-ikot na kung saan ang isang variable EMF ay sapilitan;
kolektor na may mga brush - isang aparato sa pamamagitan ng kung saan ang kasalukuyang ay tinanggal mula sa umiikot na mga bahagi o ibinibigay sa pamamagitan ng mga ito.
Ang nakatigil na bahagi ng generator ay tinatawag na stator, at ang palipat-lipat na bahagi ay tinatawag na rotor. Depende sa disenyo ng generator, ang armature nito ay maaaring maging rotor o stator. Kapag tumatanggap ng mga alternating currents mataas na kapangyarihan ang armature ay karaniwang ginagawang hindi natitinag upang gawing simple ang pamamaraan para sa pagpapadala ng kasalukuyang sa isang pang-industriyang network.
Sa modernong hydroelectric power plants, pinapaikot ng tubig ang shaft ng electric generator sa dalas na 1-2 revolutions bawat segundo. Kaya, kung ang generator armature ay may isang frame lamang (paikot-ikot), kung gayon ang isang alternating current na may dalas na 1-2 Hz ay makukuha. Samakatuwid, upang makakuha ng isang alternating kasalukuyang ng pang-industriyang dalas ng 50 Hz, ang armature ay dapat maglaman ng ilang mga windings, na nagpapahintulot sa pagtaas ng dalas ng nabuong kasalukuyang. Para sa mga steam turbine, ang rotor na umiikot nang napakabilis, ginagamit ang isang armature na may isang paikot-ikot. Sa kasong ito, ang bilis ng rotor ay tumutugma sa dalas ng alternating current, i.e. ang rotor ay dapat gumawa ng 50 rpm.
Ang mga makapangyarihang generator ay bumubuo ng boltahe na 15-20 kV at may kahusayan na 97-98%.
Mula sa kasaysayan. Sa una, natuklasan lamang ni Faraday ang isang bahagya na kapansin-pansin na kasalukuyang sa likid kapag ang isang magnet ay lumipat malapit dito. "Ano ang silbi nito?" tanong nila sa kanya. Sumagot si Faraday, "Ano ang kabutihan ng isang bagong panganak?" Mahigit kalahating siglo na ang lumipas at, gaya ng sinabi ng American physicist na si R. Feynman, "ang walang silbi na bagong panganak ay naging isang himalang bayani at binago ang mukha ng Earth sa paraang hindi maisip ng kanyang ipinagmamalaki na ama."
* Prinsipyo ng pagpapatakbo
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng alternator ay batay sa kababalaghan ng electromagnetic induction.
Hayaang umikot ang conducting frame na may area S na may angular velocity ω sa paligid ng isang axis na matatagpuan sa plane nito na patayo sa isang pare-parehong magnetic field na may induction B⃗ (tingnan ang Fig. 1).
Sa pare-parehong pag-ikot ng frame, ang anggulo α sa pagitan ng mga direksyon ng magnetic field vector B⃗ at ang normal sa eroplano ng frame n⃗ ay nagbabago sa paglipas ng panahon ayon sa isang linear na batas. Kung sa oras t = 0 ang anggulo α 0 = 0 (tingnan ang Fig. 1), kung gayon
α=ω⋅t=2π⋅ν⋅t,
kung saan ang ω ay ang angular velocity ng pag-ikot ng frame, ν ay ang dalas ng pag-ikot nito.
Sa kasong ito, ang magnetic flux na tumatagos sa frame ay magbabago bilang mga sumusunod
Φ(t)=B⋅S⋅cosα=B⋅S⋅cosω⋅t.
Pagkatapos, ayon sa batas ni Faraday, ang induction emf ay na-induce
e=−Φ′(t)=B⋅S⋅ω⋅sinω⋅t=Em⋅sinω⋅t.
Binibigyang-diin namin na ang kasalukuyang sa circuit ay pumasa sa isang direksyon sa panahon ng kalahating pagliko ng loop, at pagkatapos ay nagbabago ng direksyon sa kabaligtaran, na nananatiling hindi nagbabago sa susunod na kalahating pagliko.
Mga epektibong halaga ng kasalukuyang at boltahe
Hayaang lumikha ang kasalukuyang pinagmulan ng alternating harmonic voltage
u=Um⋅sinω⋅t.(1)
Ayon sa batas ng Ohm, ang kasalukuyang lakas sa isang seksyon ng isang circuit na naglalaman lamang ng isang risistor na may resistensyang R na konektado sa pinagmulang ito ay nagbabago sa paglipas ng panahon ayon din sa isang sinusoidal na batas:
i=uR=UmR⋅sinω⋅t=Im⋅sinω⋅t,(2)
where Im=UmR. Tulad ng nakikita mo, ang kasalukuyang lakas sa naturang circuit ay nagbabago rin sa paglipas ng panahon ayon sa isang sinusoidal na batas. Ang mga halaga U m , I m ay tinatawag na mga halaga ng amplitude ng boltahe at kasalukuyang. Ang mga halaga na nakasalalay sa oras ng boltahe u at kasalukuyang i ay tinatawag na madalian.
Bilang karagdagan sa mga halagang ito, ang isa pang katangian ng alternating current ay ginagamit: epektibo (epektibo) na mga halaga ng kasalukuyang at boltahe.
Ang epektibong (epektibo) na halaga ng alternating current na lakas ay ang lakas ng tulad ng isang direktang kasalukuyang, na, na dumadaan sa circuit, ay naglalabas ng parehong halaga ng init bawat yunit ng oras bilang ibinigay na alternating current.
Itinalaga ng titik I.
Ang epektibong (epektibo) na halaga ng alternating current boltahe ay ang boltahe ng naturang direktang kasalukuyang, na, na dumadaan sa circuit, ay naglalabas ng parehong halaga ng init bawat yunit ng oras bilang ibinigay na alternating current.
Tinukoy bilang U.
Ang mga halaga ng pagpapatakbo (I, U) at amplitude (I m , U m) ay magkakaugnay ng mga sumusunod na relasyon:
I=Im2√,U=Um2√.
Kaya, ang mga expression para sa pagkalkula ng kapangyarihan na natupok sa mga circuit ng DC ay nananatiling wasto para sa alternating current, kung gagamitin natin ang mga epektibong halaga ng kasalukuyang at boltahe sa kanila:
P=U⋅I=I2⋅R=U2R.
Dapat pansinin na ang batas ng Ohm para sa isang alternating current circuit na naglalaman lamang ng isang risistor ng paglaban R ay natutupad kapwa para sa amplitude at epektibo, at para sa agarang mga halaga ng boltahe at kasalukuyang, dahil sa ang katunayan na ang kanilang mga oscillations ay nasa yugto.
*Derivation ng formula
Ang pag-alam sa mga agarang halaga ng u at i, maaaring kalkulahin ng isang tao ang agarang kapangyarihan
Na, hindi tulad ng mga DC circuit, nagbabago sa paglipas ng panahon. Isinasaalang-alang ang mga equation (1) at (2), muling isinulat namin ang expression para sa agarang kapangyarihan sa risistor sa anyo
p=Um⋅Im⋅sin2ω⋅t=Um⋅Im⋅1−cos2ω⋅t2=Um⋅Im2−Um⋅Im2⋅cos2ω⋅t.
Ang unang termino ay hindi nakasalalay sa oras. Ang pangalawang termino P 2 ay ang pag-andar ng cosine ng dobleng anggulo at ang average na halaga nito para sa panahon ng oscillation ay katumbas ng zero (Larawan 2, hanapin ang kabuuan ng lugar ng mga napiling figure, na isinasaalang-alang ang mga palatandaan ).
Samakatuwid, ang average na halaga ng kapangyarihan ng alternating electric current para sa panahon ay magiging katumbas ng
⟨P⟩=Um⋅Im2.
Pagkatapos, isinasaalang-alang ang batas ng Ohm (Im=UmR), nakukuha natin:
⟨P⟩=I2m2⋅R=U2m2R.(4)
Sa pamamagitan ng pagtukoy ng mga epektibong halaga, kinakailangan upang ihambing ang kapangyarihan (dami ng init bawat yunit ng oras) ng alternating at direktang kasalukuyang. Isulat natin ang mga equation para sa pagkalkula ng kapangyarihan ng DC
at ihambing sa mga equation (4):
I2m2⋅R=I2⋅R,I=Im2√,
U2m2R=U2R,U=Um2√.
Voltage resonance at kasalukuyang resonance
Kababalaghan ng resonance. Ang isang de-koryenteng circuit na naglalaman ng inductance at capacitance ay maaaring magsilbi bilang isang oscillatory circuit, kung saan ang proseso ng mga oscillations ng elektrikal na enerhiya ay nangyayari, na dumadaan mula sa inductance hanggang capacitance at vice versa. Sa isang mainam na oscillatory circuit, ang mga oscillation na ito ay magiging undamped. Kapag ikinonekta ang oscillatory circuit sa isang alternating current source, ang angular frequency ng source? maaaring katumbas ng angular frequency? 0 , kung saan nagbabago ang enerhiya ng kuryente sa circuit. Sa kasong ito, ang kababalaghan ng resonance ay nagaganap, ibig sabihin, ang pagkakataon ng dalas ng mga libreng oscillations? 0 na nagmumula sa anumang pisikal na sistema, na may dalas ng sapilitang mga oscillations?, na ipinaalam sa sistemang ito ng mga panlabas na puwersa.
Ang resonance sa isang de-koryenteng circuit ay maaaring makuha sa tatlong paraan: sa pamamagitan ng pagbabago ng angular frequency? AC source, inductance L o capacitance C. Ang resonance ay nakikilala kapag ang L at C ay konektado sa serye - boltahe resonance at kapag sila ay konektado sa parallel - ang resonance ng mga alon. dalas ng kanto? 0 kung saan nangyayari ang resonance ay tinatawag resonant, o natural na dalas ng oscillation ng resonant circuit.
Resonance ng stress. Sa boltahe resonance (Larawan 196, a), ang inductive reactance X L ay katumbas ng capacitive X c at ang impedance Z ay nagiging katumbas ng aktibong paglaban R:
Z = ?(R2 + [? 0 L - 1/(? 0 C)] 2 ) = R
Sa kasong ito, ang mga boltahe sa inductance U L at capacitance U c ay pantay at nasa antiphase (Larawan 196, b), samakatuwid, kapag idinagdag, kinakansela nila ang bawat isa. Kung ang aktibong paglaban ng circuit R ay maliit, ang kasalukuyang sa circuit ay tumataas nang husto, dahil ang reactance ng circuit X = X L -X s nagiging zero. Sa kasong ito, ang kasalukuyang I ay nasa phase na may boltahe U at I=U/R. Ang isang matalim na pagtaas sa kasalukuyang sa circuit sa panahon ng boltahe resonance ay nagiging sanhi ng parehong pagtaas sa mga boltahe UL at U c, at ang kanilang mga halaga ay maraming beses na mas mataas kaysa sa boltahe U ng pinagmulan na nagbibigay ng circuit.
Ang angular frequency?0, kung saan nagaganap ang mga kondisyon ng resonance, ay tinutukoy mula sa pagkakapantay-pantay ? o L \u003d 1 / (? 0 C).
kanin. 196. Scheme (a) at vector diagram (b) ng isang electrical circuit na naglalaman ng R, L at C, sa voltage resonance
Kaya mayroon kami
? o = 1/?(LC) (74)
Kung maayos mong baguhin ang angular frequency? pinagmulan, pagkatapos ay ang impedance Z ay unang nagsisimulang bumaba, umabot sa pinakamababang halaga nito sa boltahe resonance (sa? o), at pagkatapos ay tumataas (Larawan 197, a). Alinsunod dito, ang kasalukuyang I sa circuit ay unang tumataas, umabot sa pinakamataas na halaga nito sa resonance, at pagkatapos ay bumababa.
Resonance ng mga alon. Ang kasalukuyang resonance ay maaaring mangyari kapag ang inductance at capacitance ay konektado sa parallel (Fig. 198, a). Sa perpektong kaso, kapag walang aktibong paglaban sa mga parallel na sanga (R 1 \u003d R 2 \u003d 0), ang kondisyon para sa kasalukuyang resonance ay ang pagkakapantay-pantay ng mga reactance ng mga sanga na naglalaman ng inductance at capacitance, i.e. ? o L = 1/(? o C). Dahil sa kaso na isinasaalang-alang ang aktibong kondaktibiti G = 0, ang kasalukuyang nasa unbranched na bahagi
mga circuit sa resonance I \u003d U? (G 2 + (B L -B C) 2) \u003d 0. Ang mga halaga ng mga alon sa mga sanga I 1 at I 2 ay magiging pantay (Larawan 198, b), ngunit ang mga alon ay magiging phase-shifted ng 180 ° (ang kasalukuyang IL sa inductance ay nahuhuli sa boltahe U sa pamamagitan ng 90 °, at ang kasalukuyang sa kapasidad I c ay humahantong sa boltahe U ng 90 °). Dahil dito, ang naturang resonant circuit ay kumakatawan sa isang walang katapusang malaking pagtutol para sa kasalukuyang I at walang elektrikal na enerhiya ang pumapasok sa circuit mula sa pinagmulan. Kasabay nito, ang mga alon I L at I c ay dumadaloy sa loob ng circuit, ibig sabihin, mayroong isang proseso ng tuluy-tuloy na pagpapalitan ng enerhiya sa loob ng circuit. Ang enerhiya na ito ay inililipat mula sa inductance sa kapasidad at kabaliktaran.
Tulad ng sumusunod mula sa formula (74), sa pamamagitan ng pagbabago ng mga halaga ng capacitance C o inductance L, posible na baguhin ang dalas ng oscillation? 0 elektrikal na enerhiya at kasalukuyang sa circuit, ibig sabihin, ibagay ang circuit sa kinakailangang frequency. Kung walang aktibong paglaban sa mga sanga kung saan naka-on ang inductance at capacitance, ang prosesong ito ng oscillation ng enerhiya ay magpapatuloy nang walang katiyakan, ibig sabihin, ang mga undamped oscillations ng enerhiya at mga alon I L at I s ay lalabas sa circuit. Gayunpaman, ang mga tunay na inductors at capacitor ay palaging sumisipsip ng elektrikal na enerhiya (dahil sa aktibong paglaban ng mga wire sa mga coils at ang paglitaw
kanin. 197. Depende sa kasalukuyang I at impedance Z sa? para sa serial (a) at parallel (b) AC circuits
kanin. 198. Wiring diagram(a) at mga diagram ng vector (b at c) sa kasalukuyang resonance
sa mga capacitor ng bias currents na nagpapainit ng dielectric), samakatuwid, sa resonance ng mga alon, ang ilang mga de-koryenteng enerhiya ay ibinibigay mula sa pinagmulan hanggang sa tunay na circuit at ang isang tiyak na kasalukuyang I ay dumadaloy sa walang sanga na bahagi ng circuit.
Ang kondisyon ng resonance sa isang tunay na resonant circuit na naglalaman ng mga aktibong resistensya R 1 at R 2 , magkakaroon ng pagkakapantay-pantay ng mga reaktibong conductivity B L = B C mga sangay na kinabibilangan ng inductance at capacitance.
Mula sa fig. 198, sa loob nito ay sumusunod na ang kasalukuyang I sa unbranched na bahagi ng circuit ay nasa yugto ng boltahe U, dahil ang mga reaktibong alon na 1 L at I c ay pantay, ngunit kabaligtaran sa yugto, bilang isang resulta kung saan ang kanilang kabuuan ng vector ay sero.
Kung sa itinuturing na parallel circuit upang baguhin ang dalas? tungkol sa isang alternating kasalukuyang pinagmulan, pagkatapos ay ang impedance ng circuit ay nagsisimulang tumaas, umabot sa pinakamataas na halaga nito sa resonance, at pagkatapos ay bumababa (tingnan ang Fig. 197, b). Alinsunod dito, ang kasalukuyang I ay nagsisimulang bumaba, umabot sa pinakamababang halaga I min = I a sa resonance, at pagkatapos ay tumataas.
Sa mga tunay na oscillatory circuit na naglalaman ng aktibong paglaban, ang bawat kasalukuyang oscillation ay sinamahan ng pagkawala ng enerhiya. Bilang isang resulta, ang enerhiya na ibinibigay sa circuit ay natupok nang mabilis at ang kasalukuyang pagbabagu-bago ay unti-unting nawawala. Upang makakuha ng mga undamped oscillations, kinakailangan upang palitan ang mga pagkalugi ng enerhiya sa aktibong paglaban sa lahat ng oras, ibig sabihin, ang naturang circuit ay dapat na konektado sa isang alternating kasalukuyang mapagkukunan ng naaangkop na dalas? 0 .
Ang phenomena ng boltahe at kasalukuyang resonance at ang oscillatory circuit ay malawakang ginagamit sa radio engineering at high-frequency installation. Sa tulong ng mga oscillatory circuit, nakakakuha kami ng mga high-frequency na alon sa iba't ibang radio device at high-frequency generator. Oscillatory circuit - mahalagang elemento anumang radyo. Tinitiyak nito ang pagiging pili nito, ibig sabihin, ang kakayahang ihiwalay mula sa mga signal ng radyo na may iba't ibang mga wavelength (i.e., na may iba't ibang mga frequency) na ipinadala ng iba't ibang mga istasyon ng radyo, ang mga signal ng isang partikular na istasyon ng radyo.
1. Libreng electromagnetic oscillations.
2. Aperiodic capacitor discharge. Time constant. Pag-charge ng kapasitor.
3. Electric impulse at impulse current.
4. Pulse electrotherapy.
5. Pangunahing konsepto at pormula.
6. Mga gawain.
14.1. Libreng electromagnetic oscillations
Sa physics pagbabagu-bago tinatawag na mga proseso na naiiba sa iba't ibang antas ng pag-uulit.
Electromagnetic vibrations- ang mga ito ay paulit-ulit na pagbabago sa mga dami ng elektrikal at magnetic: singil, kasalukuyang, boltahe, pati na rin ang mga electric at magnetic field.
Ang ganitong mga oscillations ay nangyayari, halimbawa, sa isang closed circuit na naglalaman ng isang kapasitor at isang inductor (oscillatory circuit).
Patuloy na oscillations
Isaalang-alang ang isang perpektong oscillatory circuit na walang aktibong resistensya (Fig. 14.1).
Kung sisingilin mo ang kapasitor mula sa isang network ng boltahe ng DC (U c), itatakda ang key K sa posisyon na "1", at pagkatapos ay ilipat ang key K sa posisyon na "2", pagkatapos ay magsisimulang mag-discharge ang kapasitor sa pamamagitan ng inductor, at sa ang circuit
kanin. 14.1. Tamang oscillatory circuit (C - capacitor capacitance, L - coil inductance)
magkakaroon ng pagtaas ng agos i(puwersa variable kasalukuyang nagsasaad maliit na titik titik i).
Sa kasong ito, lumilitaw ang isang emf sa coil. self-induction E \u003d -L * di / dt (tingnan ang formula 10.15). Sa isang perpektong circuit (R = 0) emf. katumbas ng boltahe sa mga capacitor plates U = q / C (tingnan ang formula 10.16). Equating E at U, makuha namin
Ang panahon ng mga libreng oscillations ay tinutukoy ng Thompson formula: T = 2π/ω 0 = 2π√LC . (14.6)
kanin. 14.2. Time dependence ng charge, boltahe at kasalukuyang sa isang perpektong oscillatory circuit (undamped oscillations)
Ang enerhiya ng electric field ng capacitor W el at ang enerhiya ng magnetic field ng coil W m ay pana-panahong nagbabago sa paglipas ng panahon:
Ang kabuuang enerhiya (W) ng mga electromagnetic oscillations ay ang kabuuan ng dalawang energies na ito. Dahil walang mga pagkalugi na nauugnay sa paglabas ng init sa isang perpektong circuit, ang kabuuang enerhiya ng mga libreng oscillations ay natipid:
damped vibrations
Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang lahat ng mga konduktor ay mayroon aktibong paglaban. Samakatuwid, ang mga libreng oscillations sa isang tunay na circuit ay damped. Sa Figure 14.3, ang aktibong paglaban ng mga konduktor ay kinakatawan ng risistor R.
Sa pagkakaroon ng aktibong paglaban emf. Ang self-induction ay katumbas ng kabuuan ng mga boltahe sa risistor at mga capacitor plate:
Matapos ilipat ang lahat ng mga termino sa kaliwang bahagi at paghahati sa inductance
kanin. 14.3. Tunay na oscillatory circuit
coil (L) nakukuha natin ang differential equation ng mga libreng oscillations sa isang tunay na circuit:
Ang isang graph ng naturang mga pagbabago ay ipinapakita sa Fig. 14.4.
Ang katangian ng pamamasa ay pagbabawas ng logarithmic dampingλ = βT s = 2πβ/ω s, kung saan ang T s at ω s ay ang panahon at dalas ng damped oscillations, ayon sa pagkakabanggit.
kanin. 14.4. Pag-asa ng singil sa oras sa isang tunay na oscillatory circuit (damped oscillations)
14.2. Aperiodic discharge ng isang kapasitor. Time constant. Pag-charge ng kapasitor
Lumilitaw din ang mga aperiodic na proseso sa mas simpleng mga kaso. Kung, halimbawa, ang isang sisingilin na kapasitor ay konektado sa isang risistor (Larawan 14.5) o ang isang hindi naka-charge na kapasitor ay konektado sa isang pare-parehong pinagmumulan ng boltahe (Larawan 14.6), pagkatapos ay pagkatapos na sarado ang mga susi, ang mga oscillation ay hindi magaganap.
Ang paglabas ng isang kapasitor na may paunang singil sa pagitan ng mga plate na q max ay nangyayari ayon sa isang exponential law:
kung saan ang τ = RC ay tinatawag pare-pareho ang oras.
Ayon sa parehong batas, nagbabago rin ang boltahe sa mga capacitor plate:
kanin. 14.5. Paglabas ng isang kapasitor sa pamamagitan ng isang risistor
kanin. 14.6. Nagcha-charge ng capacitor mula sa isang DC network na may panloob na resistensya r
Kapag nagcha-charge mula sa isang DC network, ang boltahe sa mga capacitor plate ay tumataas ayon sa batas
kung saan ang τ = rC ay tinatawag din pare-pareho ang oras(r ay ang panloob na pagtutol ng network).
14.3. Electric impulse at impulse current
Salpok ng kuryente - isang panandaliang pagbabago sa boltahe ng kuryente o kasalukuyang laban sa background ng ilang pare-parehong halaga.
Ang mga impulses ay nahahati sa dalawang grupo:
1) mga pulso ng video- electrical impulses ng direktang kasalukuyang o boltahe;
2) mga pulso ng radyo- modulated electromagnetic oscillations.
mga pulso ng video iba't ibang hugis at isang halimbawa ng pulso ng radyo ay ipinapakita sa fig. 14.7.
kanin. 14.7. mga electrical impulses
Sa pisyolohiya, ang terminong "electrical impulse" ay tiyak na tumutukoy sa mga video impulse, na ang mga katangian ay may malaking kahalagahan. Upang mabawasan ang posibleng error sa mga sukat, napagkasunduan na iisa ang mga sandali ng oras kung saan ang mga parameter ay may halaga na 0.1U max at 0.9U max (0.1I max at 0.9I max). Sa pamamagitan ng mga sandaling ito ng oras ipahayag ang mga katangian ng mga pulso.
Fig.14.8. Mga katangian ng impulse (a) at impulse current (b)
Agos ng pulso- isang panaka-nakang pagkakasunod-sunod ng magkaparehong mga pulso.
Ang mga katangian ng isang pulso at pulsed current ay ipinapakita sa fig. 14.8.
Ipinapakita ng figure:
14.4. Pulse electrotherapy
Electrosleep therapy- isang paraan ng therapeutic effect sa mga istruktura ng utak. Para sa pamamaraang ito, hugis-parihaba
mga pulso na may dalas na 5-160 imp/s at tagal na 0.2-0.5 ms. Ang lakas ng kasalukuyang pulso ay 1-8 mA.
Transcranial electroanalgesia- paraan ng paggamot balat mga ulo na may mga pulso na agos na nagdudulot ng pag-alis ng pananakit o pagbaba ng tindi ng mga sensasyon ng pananakit. Ang mga mode ng pagkakalantad ay ipinapakita sa fig. 14.9.
kanin. 14.9. Ang mga pangunahing uri ng pulsed currents na ginagamit sa transcranial electroanalgesia:
a) mga hugis-parihaba na pulso na may boltahe na hanggang 10 V, isang dalas ng 60-100 imp/s, isang tagal na 3.5-4 ms, na sinusundan ng mga pagsabog ng 20-50 na pulso;
b) rectangular pulses ng pare-pareho (b) at variable (c) duty cycle na may tagal na 0.15-0.5 ms, boltahe hanggang 20 V, na sinusundan ng dalas
Ang pagpili ng mga parameter (dalas, tagal, duty cycle, amplitude) ay isinasagawa nang paisa-isa para sa bawat pasyente.
diadynamic therapy gamit mga pulso ng kalahating sine
(Larawan 14.10).
Bernard agos ay mga diadynamic na alon - mga pulso na may trailing edge, na may anyo ng isang exponential, ang dalas ng mga alon na ito ay 50-100 Hz. Ang mga nasasabik na tisyu ng katawan ay mabilis na umangkop sa gayong mga agos.
pagpapasigla ng kuryente- paraan therapeutic na paggamit impulse currents upang maibalik ang aktibidad ng mga organ at tissue na nawalan ng normal na paggana. Ang therapeutic effect ay dahil sa physiological effect na ibinibigay sa mga tisyu ng katawan.
kanin. 14.10. Ang mga pangunahing uri ng diadynamic na alon:
a) isang kalahating alon na tuloy-tuloy na kasalukuyang na may dalas na 50 Hz;
b) full-wave na tuloy-tuloy na kasalukuyang na may dalas na 100 Hz;
c) one-half-wave rhythmic current - intermittent one-half-wave current, ang mga parcels na kung saan ay kahalili ng mga pause ng pantay na tagal
d) kasalukuyang modulated sa pamamagitan ng mga panahon ng iba't ibang tagal
mA pulses na may mataas na gilid steepness. Sa kasong ito, ang isang mabilis na paglilipat ng mga ions mula sa isang matatag na estado ay nangyayari, na may isang makabuluhang nakakainis na epekto sa mga nasasabik na tisyu (nerve, kalamnan). Ang nakakainis na epekto na ito ay proporsyonal sa rate ng pagbabago sa kasalukuyang lakas, i.e. di/dt.
Ang mga pangunahing uri ng pulsed currents na ginamit sa pamamaraang ito ay ipinapakita sa fig. 14.11.
kanin. 14.11. Ang mga pangunahing uri ng pulsed currents na ginagamit para sa electrical stimulation:
a) D.C. may pagkagambala;
b) hugis-parihaba na pulso kasalukuyang;
c) impulse current ng exponential form;
d) pulsed current ng isang triangular pointed na hugis
Ang nakakainis na epekto ng pulsed current ay partikular na malakas na naiimpluwensyahan ng steepness ng pagtaas ng nangungunang gilid.
Electropuncture- therapeutic effect impulse at alternating currents sa biologically active points (BAP). Ayon sa mga modernong konsepto, ang mga naturang punto ay morphofunctionally isolated tissue areas na matatagpuan sa subcutaneous adipose tissue. Mayroon silang mas mataas na electrical conductivity na may kaugnayan sa mga nakapalibot na lugar ng balat. Ang ari-arian na ito ay ang batayan para sa pagpapatakbo ng mga device para sa paghahanap ng mga BAP at pag-impluwensya sa kanila (Larawan 14.12).
kanin. 14.12. Device para sa electropuncture
Gumaganang boltahe mga instrumento sa pagsukat hindi hihigit sa 2 V.
Ang mga sukat ay isinasagawa bilang mga sumusunod: ang pasyente ay humahawak ng neutral na elektrod sa kanyang kamay, at ang operator ay naglalapat ng isang maliit na lugar na pagsukat ng electrode-probe (point electrodes) sa pinag-aralan na BAP. Ipinakita sa eksperimento na ang lakas ng kasalukuyang dumadaloy sa circuit ng pagsukat ay nakasalalay sa presyon ng elektrod ng probe sa ibabaw ng balat (Larawan 14.13).
Samakatuwid, palaging may spread sa sinusukat na halaga. Sa karagdagan, pagkalastiko, kapal, balat kahalumigmigan sa iba't ibang lugar magkaiba ang katawan at iba't ibang tao, kaya imposibleng magpakilala ng iisang pamantayan. Dapat tandaan na ang mga mekanismo ng electrical stimulation
kanin. 14.13. Ang pag-asa ng kasalukuyang lakas sa presyon ng probe sa balat
Kailangan ng BAT ng mahigpit pang-agham na katwiran. Ang isang tamang paghahambing sa mga konsepto ng neurophysiology ay kinakailangan.
14.5. Mga pangunahing konsepto at pormula
Katapusan ng mesa
14.6. Mga gawain
1. Ang mga capacitor na may variable na distansya sa pagitan ng mga plate ay ginagamit bilang biomedical information sensor. Hanapin ang ratio ng pagbabago sa dalas sa dalas ng natural na mga oscillation sa isang circuit na kinabibilangan ng naturang kapasitor, kung ang distansya sa pagitan ng mga plate ay bumaba ng 1 mm. Ang unang distansya ay 1 cm.
2.
Ang oscillatory circuit ng apparatus para sa therapeutic diathermy ay binubuo ng isang inductor at isang capacitor na may kapasidad na
C \u003d 30 F. Tukuyin ang inductance ng coil kung ang dalas ng generator ay 1 MHz.
3. Ang isang kapasitor na may kapasidad na C \u003d 25 pF, na sisingilin sa isang potensyal na pagkakaiba U \u003d 20 V, ay pinalabas sa pamamagitan ng isang tunay na coil na may pagtutol R \u003d 10 Ohm at inductance L \u003d 4 μH. Hanapin ang logarithmic damping factor λ.
Solusyon
Ang sistema ay isang tunay na oscillatory circuit. Attenuation coefficient β \u003d R / (2L) \u003d 20 / (4x10 -6) \u003d 5x10 6 1 / s. Pagbaba ng logarithmic damping
4. Fibrillation ng ventricles ng puso ang kanilang magulong contraction. Ang isang malaking panandaliang kasalukuyang dumaan sa rehiyon ng puso ay nagpapasigla sa mga myocardial cells, at ang normal na ritmo ng ventricular contraction ay maaaring maibalik. Ang kaukulang aparato ay tinatawag na defibrillator. Ito ay isang kapasitor na sinisingil sa isang makabuluhang boltahe at pagkatapos ay pinalabas sa pamamagitan ng mga electrodes na inilapat sa katawan ng pasyente sa rehiyon ng puso. Hanapin ang halaga ng pinakamataas na kasalukuyang sa panahon ng pagkilos ng defibrillator, kung ito ay sisingilin sa isang boltahe ng U = 5 kV, at ang paglaban ng isang bahagi ng katawan ng tao ay 500 Ohm.
Solusyon
I \u003d U / R \u003d 5000/500 \u003d 10 A. Sagot: Ako = 10 A.
Sa pagtatapos lamang ng ating panahon naabot ng sangkatauhan ang pagtuklas at pag-unlad ng kuryente at dumating sa konklusyon tungkol sa pagkakaroon mga electromagnetic wave. Ang unang teoretikal na pagpapatibay ng pagkakaroon ng naturang mga alon ay ang dakilang Hertz. At ang unang nakatuklas ng mga alon na ito (na pinalabas ng mga kidlat) ay ang ating kababayan na si Popov. Nag-imbento siya ng isang aparato - isang detektor ng kidlat, na nagtala ng malakas na electromagnetic vibrations na ibinubuga ng mga discharge ng kidlat.
Makalipas ang ilang sandali, at halos kasabay ng Italian Marconi, napagtanto niya na ang mga electromagnetic wave ay maaaring gamitin upang magpadala sa malalayong distansya. kapaki-pakinabang na impormasyon. Habang ang mga eksperimento ni Popov A.S. sa paghahatid ng impormasyon gamit ang mga electromagnetic wave ay may kakaibang kalikasan, ang masiglang Marcoy ay nag-organisa ng isang buong industriya, na sa unang pagkakataon ay nagsimulang gumawa ng mga kagamitan sa komunikasyong elektrikal batay sa paghahatid at pagtanggap ng mga electromagnetic wave
Ang pagtuklas ng mga electromagnetic wave lamang ay nagbibigay-katwiran sa halaga ng agham sa buong panahon ng pagkakaroon ng sangkatauhan! Dapat itong alalahanin ng kasalukuyang mga repormador ng Russia, na naglagay ng ating agham at edukasyon sa rasyon ng gutom.
Ang electromagnetic wave ay ang paggalaw ng pagbabago ng mga electric at magnetic field sa kalawakan sa bilis ng liwanag. Sinubukan ng mga unang tagalikha ng teorya ng electromagnetic oscillations na bumuo ng mga pagkakatulad sa pagitan electromagnetic vibrations at mekanikal at acoustic vibrations. Naniniwala sila na ang espasyo ay puno ng ilang sangkap - eter. Nang maglaon ay naunawaan ni Lin na walang tagapamagitan ang kailangan upang magpalaganap ng mga electromagnetic wave.
Gayunpaman, ang masuwerteng salitang "ether" ay nanatili sa ating pang-araw-araw na buhay. Gayunpaman, ngayon sa halip ay nailalarawan nito sa sarili nito ang pagkakaroon ng isang puwang na puno ng mga electromagnetic wave na nabuo ng isang malawak na iba't ibang mga mapagkukunan - pangunahin ang mga istasyon ng radyo na nagpapadala ng pagsasalita, musika, mga imahe sa telebisyon, mga signal ng oras, atbp.
Ang mga electromagnetic oscillations ay nabuo ng mga de-koryenteng signal. Anumang konduktor kung saan ibinibigay ang isang de-koryenteng signal na may mataas na dalas ay nagiging isang antenna na nagpapalabas ng mga electromagnetic wave sa kalawakan (ether). Ito ang batayan para sa pagpapatakbo ng mga radio transmitters.
Ang parehong konduktor, na matatagpuan sa espasyo na may mga electromagnetic wave, ay nagiging antenna ng isang radio receiver - Ang EMF ay na-induce dito sa anyo ng isang hanay ng mga alternating kasalukuyang signal. Kung ang receiver antenna ay matatagpuan malapit sa transmitter antenna (ito minsan ay nangyayari), kung gayon ang induced EMF ay maaaring umabot ng sampu-sampung volts. Ngunit kapag ang istasyon ng radyo ay matatagpuan daan-daang at libu-libong kilometro mula sa receiver, ito ay maliit - ito ay nasa hanay mula sa ilang microvolts hanggang sampu-sampung millivolts. Ang gawain ng receiver ay pumili mula sa masa ng mga signal mula sa iba't ibang mga istasyon ng radyo at mga pinagmumulan ng panghihimasok sa mga signal na kailangan mo, palakasin ang mga ito at gawing mga sound vibrations na ibinubuga ng loudspeaker o headphone.
Alam natin na ang haba ng mga electromagnetic wave ay ibang-iba. Sa pagtingin sa sukat ng mga electromagnetic wave na nagpapahiwatig ng mga wavelength at frequency ng iba't ibang radiation, nakikilala natin ang 7 mga saklaw: low-frequency radiation, radio radiation, infrared ray, nakikitang liwanag, ultra-violet ray, x-ray at gamma ray.
- mababang dalas ng mga alon. Mga pinagmumulan ng radiation: mataas na dalas ng mga alon, alternator, kotseng dekuryente. Ginagamit ang mga ito para sa pagtunaw at pagpapatigas ng mga metal, ang paggawa ng mga permanenteng magnet, sa industriya ng kuryente.
- Ang mga radio wave ay nagmumula sa mga antenna ng mga istasyon ng radyo at telebisyon, mga mobile phone, radar, atbp. Ginagamit ang mga ito sa mga komunikasyon sa radyo, telebisyon, at radar.
- Ang mga infrared wave ay ibinubuga ng lahat ng pinainit na katawan. Application: pagtunaw, pagputol, laser welding ng refractory metals, pagkuha ng litrato sa fog at dilim, pagpapatayo ng kahoy, prutas at berry, night vision device.
- nakikitang radiation. Pinagmumulan - ang Araw, kuryente at Fluorescent Lamp, electric arc, laser. Mga aplikasyon: pag-iilaw, photoelectric effect, holography.
- ultraviolet radiation. Mga Pinagmumulan: Araw, espasyo, electric lamp, laser. Maaari itong pumatay ng pathogenic bacteria. Ito ay ginagamit upang patigasin ang mga buhay na organismo.
- X-ray radiation.
Ang mga electromagnetic oscillations ay tinatawag na panaka-nakang (o halos panaka-nakang) magkakaugnay na pagbabago sa mga singil, alon, lakas ng kuryente at magnetic field. Ang pagpapalaganap ng mga electromagnetic oscillations sa espasyo ay nangyayari sa anyo ng mga electromagnetic wave. Sa iba't ibang mga pisikal na phenomena, ang mga electromagnetic oscillations at mga alon ay sumasakop sa isang espesyal na lugar. Halos lahat ng electrical engineering, radio engineering at optika ay nakabatay sa mga konseptong ito.
18.1. LIBRENG ELECTROMAGNETIC OSCILLATIONS
Ang mga libreng (intrinsic) na electromagnetic oscillations ay tinatawag na mga nangyayari nang walang panlabas na impluwensya dahil sa unang naipon na enerhiya.
Isaalang-alang ang isang closed oscillatory circuit na binubuo ng isang inductor L at kapasitor SA(Larawan 18.1), na siyang susi SA ay sinisingil mula sa pinagmulan ε, at pagkatapos ay pinalabas sa inductor. Sa kasong ito, lumilitaw ang isang emf sa circuit. self-induction, na magiging katumbas ng boltahe sa mga capacitor plate. Gamit ang formula (17.14), isinusulat namin:
Ito ay kilala na ang (18.2) ay differential equation harmonic oscillation, ang solusyon nito [tingnan. (7.6)] ay may anyo:
18.2. ALTERNATING CURRENT
Sa malawak na kahulugan ng salita, ang alternating current ay anumang agos na nagbabago sa paglipas ng panahon. Gayunpaman, mas madalas ang terminong "alternating current" ay inilalapat sa mga alon na nagbabago sa paglipas ng panahon ayon sa isang harmonic na batas. Ang alternating current ay maaaring ituring bilang sapilitang electromagnetic oscillations.
Isipin ang tatlong magkakaibang mga circuit (Larawan 18.4, a-18.6, a), bawat isa ay nakalakip AC boltahe:
18.3. KABUUANG RESISTANCE SA AC CIRCUIT. VOLTAGE RESONANCE
Isipin ang isang circuit kung saan ang isang risistor, isang inductor at isang kapasitor ay konektado sa serye (Larawan 18.7). Terminal boltahe a, b Ang circuit na nilikha ng isang panlabas na mapagkukunan ay ipinahayag pa rin sa pamamagitan ng pagtitiwala (18.22) na may amplitude Umax.
Sa isang serye ng circuit, ang kasalukuyang sa lahat ng mga seksyon ay pareho, ngunit ang mga boltahe ay naiiba. Tulad ng makikita mula sa 14.2, sa pangkalahatang kaso, ang kasalukuyang sa circuit at ang boltahe ay hindi nagbabago sa parehong yugto, samakatuwid
Sa ilalim ng kondisyong ito, ang kabuuang paglaban ng Z ng circuit ay mayroon pinakamaliit na halaga katumbas ng R(may data R, L at MAY), at ang kasalukuyang umabot sa pinakamataas na halaga nito. diagram ng vector para sa boltahe resonance sa circuit ay ipinapakita sa fig. 18.9. Kung Lω>1/(Cco), pagkatapos ay tgcp>0 at φ>0, ang kasalukuyang lakas ay nahuhuli sa inilapat na boltahe sa phase (tingnan ang Fig. 18.8). Nang si Leo<1/(Ссо) имеем tgcp <0 и φ <0. Сила тока опережает по фазе напряжение.
Ang vector diagram para sa kasong ito ay ibinibigay sa fig. 18.10.
18.4. KABUUANG RESISTANCE (IMPEDANCE) NG MGA TISYU NG KATAWAN. PISIKAL NA PUNDASYON NG RHEOGRAPIYA
Ang mga tisyu ng katawan ay nagsasagawa hindi lamang direkta, kundi pati na rin ang alternating kasalukuyang. Walang mga sistema sa katawan na magiging katulad ng mga inductors, kaya ang inductance nito ay malapit sa zero. Ang mga biological membrane at, dahil dito, ang buong katawan ay may mga capacitive na katangian, na may kaugnayan dito, ang impedance ng mga tisyu ng katawan ay tinutukoy lamang ng ohmic at capacitive resistances. Ang pagkakaroon ng mga elemento ng capacitive sa mga biological system ay nakumpirma ng katotohanan na ang kasalukuyang lakas ay nauuna sa inilapat na boltahe sa yugto. Narito ang ilang mga halaga ng phase shift angle na nakuha sa dalas ng 1 kHz para sa iba't ibang biological na bagay (Talahanayan 18.1).
Talahanayan 18.1
Ang ohmic at capacitive properties ng biological tissues ay maaaring imodelo gamit ang katumbas na mga electrical circuit. Isaalang-alang ang ilan sa mga ito (Larawan 18.11).
Para sa circuit na ipinapakita sa fig. 18.11, a, ang frequency dependence ng impedance ay maaaring makuha mula sa (18.36) na may L= 0:
Ang dalas ng pag-asa ng impedance ay ginagawang posible upang masuri ang posibilidad na mabuhay ng mga tisyu ng katawan, na mahalagang malaman para sa paglipat (transplantation) ng mga tisyu at organo. Ilarawan natin ito nang grapiko (Larawan 18.12). Dito 1 - curve para sa malusog, normal, tissue, 2 - para sa mga patay, pinatay sa pamamagitan ng pagpapakulo sa tubig. Sa patay na tisyu, ang mga lamad ay nawasak - "mga buhay na capacitor", at ang tisyu ay may ohmic resistance lamang.
Ang pagkakaiba sa frequency dependences ng impedance ay nakukuha din sa mga kaso ng malusog at may sakit na tissue.
Tulad ng makikita mula sa (18.38), ang anggulo ng phase sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe ay maaari ding magbigay ng impormasyon tungkol sa mga katangian ng capacitive ng tissue.
Ang impedance ng mga tisyu at organo ay nakasalalay din sa kanilang pisyolohikal na estado. Kaya, kapag ang mga daluyan ng dugo ay puno ng dugo, nagbabago ang impedance depende sa estado ng aktibidad ng cardiovascular.
Ang isang diagnostic na paraan batay sa pagtatala ng mga pagbabago sa tissue impedance sa panahon ng cardiac activity ay tinatawag na rheography (impedance plethysmography).
Gamit ang pamamaraang ito, ang mga rheograms ng utak ay nakuha (rheo-encephalogram), mga puso (rheocardiogram), pangunahing mga sisidlan, baga, atay at mga paa't kamay. Ang mga pagsukat ay karaniwang isinasagawa sa dalas ng 30 kHz.
18.5. ELECTRIC PULSE AT PULSE CURRENT
Ang electrical impulse ay isang panandaliang pagbabago sa boltahe ng kuryente o kasalukuyang lakas.
Sa teknolohiya, ang mga pulso ay nahahati sa dalawang malalaking grupo: mga pulso ng video at radyo.
mga pulso ng video- ito ay mga electrical impulses ng kasalukuyang o boltahe na may pare-parehong bahagi na iba sa zero. Kaya, ang pulso ng video ay may higit na isang polarity. Ang hugis ng mga video pulse ay (Larawan 18.13):
a) hugis-parihaba;
b) ngipin ng lagare;
c) trapezoidal;
18.6. PASSAGE NG RECTANGULAR PULSES SA PAMAMAGITAN NG LINEAR CIRCUIT. NAGKAKAIBA AT INTEGRATION CIRCUITS
Kapag ang isang alternating current ay dumaan sa isang de-koryenteng circuit na binubuo ng mga resistors, inductors at capacitors, ang hugis ng isang harmonic signal ay napanatili: isang sinusoidal electric current ay tumutugma sa panlabas na harmonic signal na ito. Kaya, mayroong isang linear na relasyon sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe, at ang circuit mismo ay tinatawag linear. Ang pagkakaroon ng mga elemento sa circuit, tulad ng isang vacuum tube, isang semiconductor diode, isang transistor, ay gagawa ng circuit hindi linear.
Ang linear circuit ay hindi pinipihit ang hugis ng harmonic na boltahe, ngunit binabago ang hugis ng signal ng pulso.
Sa praktikal na medisina, mahalagang tandaan ito sa dalawang pangunahing dahilan.
Una, kapag kumukuha ng isang de-koryenteng signal para sa mga layunin ng diagnostic (tingnan ang 14.5) mula sa isang biyolohikal na bagay, dapat isaalang-alang ng isa ang posibleng mga pagbaluktot ng hugis nito sa pagsukat ng electrical circuit.
18.7. ANG KONSEPTO NG TEORYANG MAXWELL. BIAS KASALUKUYANG
Pagbubuod ng mga resulta ng mga eksperimento ng H.K. Dahil sa epekto ng electric current sa isang magnetic needle, ang mga eksperimento ni Faraday sa electromagnetic induction at iba pang mga katotohanan, nilikha ni Maxwell ang teorya ng electromagnetic field sa loob ng balangkas ng classical physics.
Ang teorya ni Maxwell ay batay sa dalawang probisyon.
1. Ang anumang alternating electric field ay bumubuo ng vortex magnetic field. Ang isang alternating electric field ay tinawag ni Maxwell na displacement current, dahil ito, tulad ng isang ordinaryong kasalukuyang, ay nag-uudyok ng magnetic field.
Upang makahanap ng isang expression para sa kasalukuyang displacement, isaalang-alang ang pagpasa ng isang alternating kasalukuyang sa pamamagitan ng isang circuit kung saan ang isang kapasitor na may isang dielectric ay kasama (Larawan 18.22). Ang kapasitor ay hindi pumipigil sa daloy ng kasalukuyang, na kapansin-pansin sa pamamagitan ng glow ng ilaw na bombilya. Sa mga konduktor, ito ang karaniwang kasalukuyang pagpapadaloy 1 pr, dahil sa pagbabago sa singil sa mga capacitor plate. Maaari nating ipagpalagay na ang kasalukuyang pagpapadaloy ay nagpapatuloy sa kapasitor na may kasalukuyang displacement na 1 cm, at
1 A.A. Si Eikhenwald ang unang pinuno ng Department of Physics sa Higher Women's Courses sa Moscow, batay sa kung saan nilikha ang isang bilang ng mga unibersidad sa Moscow, kabilang ang Russian Medical University.
Sa eksperimento ni Eichenwald, isang dielectric disk 1 (Larawan 18.23) ay matatagpuan sa pagitan ng mga plato ng dalawang flat capacitor 2 at 3. Ang mga lakas ng patlang ng kuryente sa kanila ay nakadirekta nang tapat. Kapag umiikot ang disk sa paligid ng axis 4 mayroong pagbabago sa polariseysyon ng dielectric sa espasyo sa pagitan ng mga capacitor. Bumubuo ito ng magnetic field, na tinutukoy gamit ang isang espesyal na indicator magnetic needle.
Ang pagpapalit ng expression para sa kasalukuyang displacement (18.51) sa kabuuang kasalukuyang batas (16.46), nakukuha namin Ang unang equation ni Maxwell:
na nag-uugnay sa rate ng pagbabago ng magnetic flux sa pamamagitan ng anumang ibabaw at ang sirkulasyon ng vector ng electric field na lumitaw sa kasong ito. Ang sirkulasyon ay kinuha kasama ang tabas kung saan ang ibabaw ay nakasalalay.
Mula sa mga pangunahing probisyon ng teorya ni Maxwell na ibinigay sa itaas, ito ay sumusunod na ang paglitaw ng anumang field, electric o magnetic, sa ilang mga punto sa kalawakan ay nangangailangan ng isang buong chain ng mutual transformations: isang alternating electric field ay bumubuo ng isang magnetic (sa Fig. 18.24, a ipinakita Ε at ang linya ng lakas ng umuusbong na magnetic field sa ilalim ng kondisyon dE/dt > 0), ang isang pagbabago sa magnetic field ay bumubuo ng isang electric (sa Fig. 18.24, b Ang Η at ang linya ng puwersa ng nabuong electric field ay ipinapakita sa ilalim ng kondisyong dH/dt > 0), atbp. Ang pagkakaiba sa tanda ng mga equation ni Maxwell (18.53) at (18.54) ay tumutukoy sa magkakaibang direksyon ng mga arrow sa mga linya Η at Ε ang mga guhit na ito.
18.8. MGA ELECTROMAGNETIC WAVES
Ang mutual formation ng electric at magnetic field ay humahantong sa konsepto electromagnetic wave- pamamahagi ng isang electromagnetic field sa kalawakan.
Ipaliwanag natin ito. Hayaang tumaas ang tensyon sa punto x 1 ng dielectric (Fig. 18.25) E 1 electric field. Sa kasong ito, lumitaw ang isang vortex magnetic field, ang lakas kung saan ang H 2 sa punto x 2 ay nakadirekta palayo sa mambabasa (ihambing sa Fig. 18.24, a). Ang pagtaas sa H 2 ay nagdudulot ng vortex electric field, sa punto x 2 ang intensity vector ng field na ito ay patayo sa axis OH(cf. Fig. 18.24, b), atbp. Kung ang mga pagbabago sa Ε o H ay pananatilihin sa isang partikular na punto dahil sa enerhiya ng ilang pinagmulan, pagkatapos ay isang electromagnetic wave ang patuloy na magpapalaganap sa kalawakan.
Ipakita natin na ang wave character ng electromagnetic field propagation ay sumusunod sa mga equation ni Maxwell (18.53) at (18.54). Isasaalang-alang namin ang daluyan bilang isang dielectric; samakatuwid, ang lakas ng kasalukuyang pagpapadaloy ay zero. Magnetic flux sa ilang lugar S na matatagpuan patayo sa mga linya V, ay katumbas ng:
1 Ang mga equation ni Maxwell ay isinulat sa mga partial derivatives, dahil sa hinaharap ay magkakaroon ng pangangailangan para sa pagkita ng kaibhan tungkol sa coordinate.
Ang isang katulad na equation ay maaaring makuha para sa lakas ng magnetic field:
18.9. SKALA NG MGA ELECTROMAGNETIC WAVES. CLASSIFICATION OF FREQUENCY INTERVALS NA TINANGGAP SA GAMOT
Ito ay sumusunod mula sa teorya ni Maxwell na ang iba't ibang mga electromagnetic wave, kabilang ang mga light wave, ay may isang karaniwang katangian. Kaugnay nito, ipinapayong ipakita ang lahat ng uri ng electromagnetic wave sa anyo ng isang solong sukat (Larawan 18.27).
Ang buong sukat ay karaniwang nahahati sa anim na hanay: mga radio wave(mahaba, katamtaman at maikli), infrared, nakikita, ultraviolet
handa na, x-rayatgamma radiation. Ang pag-uuri na ito ay tinutukoy alinman sa pamamagitan ng mekanismo ng pagbuo ng alon, o sa pamamagitan ng posibilidad ng kanilang visual na pang-unawa ng isang tao.
Ang mga radio wave ay sanhi ng alternating currents sa conductors at electronic flows (macroradiators). Ang infrared, visible at ultraviolet radiation ay nagmumula sa mga atom, molecule at fast charged particles (microradiators). Ang X-ray radiation ay nangyayari sa panahon ng intra-atomic na proseso, ang γ-radiation ay nuklear na pinanggalingan.
Ang ilang mga hanay ay nagsasapawan dahil ang mga alon na may parehong haba ay maaaring gawin ng iba't ibang proseso. Kaya, ang pinakamaikling alon na ultraviolet radiation ay hinaharangan ng long-wave X-ray.
Sa pagsasaalang-alang na ito, ang rehiyon ng hangganan ng mga infrared wave at radio wave ay napaka katangian. Hanggang 1922 nagkaroon ng agwat sa pagitan ng mga saklaw na ito. Ang pinakamaikling wavelength na radiation ng hindi napunong gap na ito ay mula sa molekular na atomic na pinagmulan (radiation ng isang pinainit na katawan), habang ang pinakamahabang wavelength ay ibinubuga ng mga macroscopic Hertz vibrator. Ang Russian physicist na si A.A. Ang Glagoleva-Arkadyeva 1 ay hiniling na ipasa ang isang spark sa pamamagitan ng isang halo ng isang malaking bilang ng mga maliliit na metal filing sa langis. Sa kasong ito, posible na makakuha ng iba't ibang mga electromagnetic wave na may wavelength na 82 microns o higit pa. Ang mga saklaw ng infrared at radio wave ay sarado.
Ngayon walang sinuman ang nagulat na kahit na ang mga millimeter wave ay maaaring mabuo hindi lamang sa pamamagitan ng radio engineering, kundi pati na rin sa mga molecular transition. May isang seksyon - radiospectroscopy, na nag-aaral ng pagsipsip at pagpapalabas ng mga radio wave ng iba't ibang substance. Sa medisina, ang sumusunod na kondisyonal na paghahati ng mga electromagnetic oscillations sa mga saklaw ng dalas ay tinatanggap (Talahanayan 18.2).
Talahanayan 18.2
1 Alexandra Andreevna Glagoleva-Arkadyeva ay ang unang pinuno ng Kagawaran ng Physics sa 2nd Moscow Medical Institute (ngayon ay ang Russian Medical University).
Ang dulo ng mesa. 18.2
Kadalasan ay tinatawag na low-frequency ang physiotherapeutic electronic equipment na mababa at audio frequency. Ang mga elektronikong kagamitan ng lahat ng iba pang mga frequency ay tinatawag na pangkalahatang konsepto mataas na dalas.