دارة المذبذب

مكثف وملف مثالي. كيف تحدث التذبذبات ، حيث تتحرك الإلكترونات عندما يزداد المجال المغناطيسي للملف ويختفي.

الدائرة المتذبذبة عبارة عن دائرة كهربائية مغلقة تتكون من ملف ومكثف. دعونا نشير إلى محاثة الملف بالحرف L ، والسعة الكهربائية للمكثف بالحرف C. الدائرة المتذبذبة هي أبسط الأنظمة الكهربائية التي يمكن أن تحدث فيها التذبذبات الكهرومغناطيسية التوافقية المجانية.

بالطبع ، تشتمل الدائرة المتذبذبة الحقيقية دائمًا ليس فقط على السعة C والحث L ، ولكن أيضًا الأسلاك الموصلة ، والتي لها بالتأكيد مقاومة نشطة R ، ولكن دعنا نترك المقاومة خارج نطاق هذه المقالة ، يمكنك التعرف عليها في القسم الخاص بعامل الجودة لنظام الاهتزاز. لذلك ، فإننا نعتبر دائرة مذبذب مثالية ونبدأ بمكثف.

لنفترض أن هناك مكثفًا مثاليًا. لنشحنه من البطارية إلى الجهد الكهربي U0 ، أي خلق فرق جهد U0 بين لوحاته بحيث يصبح "+" على اللوحة العلوية و "-" على اللوحة السفلية ، كما يشار إليه عادةً.

ماذا يعني ذلك؟ هذا يعني أنه بمساعدة مصدر قوى خارجية ، سننقل جزءًا معينًا من الشحنة السالبة Q0 (التي تتكون من إلكترونات) من اللوحة العلوية للمكثف إلى اللوحة السفلية. نتيجة لذلك ، ستظهر الشحنة السالبة الزائدة على اللوحة السفلية للمكثف ، وستفتقر اللوحة العلوية بالضبط إلى تلك الكمية من الشحنة السالبة ، مما يعني زيادة الشحنة الموجبة. بعد كل شيء ، لم يتم شحن المكثف في البداية ، مما يعني أن شحنة نفس العلامة على كلتا اللوحتين كانت متساوية تمامًا.

لذا، مكثف مشحون، اللوحة العلوية مشحونة إيجابياً (لأن الإلكترونات مفقودة) بالنسبة للصفيحة السفلية ، واللوحة السفلية مشحونة سالبة بالنسبة للوحة العلوية. من حيث المبدأ ، بالنسبة للأجسام الأخرى ، يكون المكثف محايدًا كهربائيًا ، ولكن يوجد داخل عازله مجال كهربائي تتفاعل من خلاله الشحنات المعاكسة على الألواح المقابلة ، أي أنها تميل إلى جذب بعضها البعض ، ولكن العازل ، بطبيعته ، لا يسمح بحدوث ذلك. في هذه اللحظة ، تكون طاقة المكثف قصوى وتساوي ECm.

الآن دعونا نأخذ مغو مثالي. يتكون المسار من سلك ليس له مقاومة كهربائية على الإطلاق ، أي أنه يتمتع بقدرة مثالية على تمرير شحنة كهربائية دون التداخل معها. دعنا نربط الملف بالتوازي مع المكثف المشحون حديثًا.

ماذا سيحدث؟ تتفاعل الشحنات الموجودة على ألواح المكثف ، كما في السابق ، وتميل إلى جذب بعضها البعض - تميل الإلكترونات من اللوحة السفلية إلى العودة إلى الأعلى ، لأنها من هناك يتم سحبها بالقوة إلى الأسفل عند شحن المكثف .يميل نظام الشحنات إلى العودة إلى حالة التوازن الكهربائي ، ثم يتم توصيل ملف - سلك ملتوي في لولب به محاثة (القدرة على منع تغيير التيار بواسطة مجال مغناطيسي عندما يمر هذا التيار من خلاله) !

تندفع الإلكترونات من اللوحة السفلية عبر سلك الملف إلى اللوحة العلوية للمكثف (يمكننا القول أنه في نفس الوقت تندفع الشحنة الموجبة إلى اللوحة السفلية) ، لكنها لا تستطيع الانزلاق هناك على الفور.

لماذا؟ نظرًا لأن الملف يحتوي على محاثة ، والإلكترونات التي تتحرك من خلاله هي بالفعل تيارات ، ولأن التيار يعني أنه يجب أن يكون هناك مجال مغناطيسي حوله. لذا ، فكلما زاد عدد الإلكترونات التي تدخل الملف ، زاد التيار ، وكلما زاد المجال المغناطيسي حول الملف يظهر.

عندما تدخل جميع الإلكترونات من اللوحة السفلية للمكثف الملف - سيكون التيار الموجود فيه عند أقصى حد له Im ، سيكون المجال المغناطيسي المحيط به أكبر ما يمكن أن تخلقه هذه الكمية من الشحنة المتحركة أثناء وجودها في الموصل. عند هذه النقطة ، يتم تفريغ المكثف تمامًا ، وطاقة المجال الكهربائي في العازل بين لوحاته تساوي صفر EC0 ، ولكن كل هذه الطاقة موجودة الآن في المجال المغناطيسي للملف ELm.

ثم يبدأ المجال المغناطيسي للملف في الانخفاض لأنه لا يوجد شيء يدعمه ، لأنه لا يوجد المزيد من الإلكترونات تتدفق داخل وخارج الملف ، ولا يوجد تيار ، ويولد المجال المغناطيسي المختفي حول الملف مجالًا كهربائيًا دواميًا في سلكها الذي يدفع الإلكترونات أكثر إلى مكثف اللوحة العلوية حيث كانوا متحمسين للغاية.وفي الوقت الذي كانت فيه جميع الإلكترونات على اللوحة العلوية للمكثف ، أصبح المجال المغناطيسي للملف يساوي صفرًا من EL0. والآن يتم شحن المكثف في الاتجاه المعاكس للذي تم شحنه في البداية.

اللوحة العلوية للمكثف مشحونة سالبة الآن واللوحة السفلية مشحونة إيجابيا. لا يزال الملف متصلاً ، ولا يزال سلكه يوفر مسارًا مجانيًا لتدفق الإلكترونات ، لكن فرق الجهد بين ألواح المكثف يتحقق مرة أخرى ، على الرغم من عكس ذلك في الإشارة إلى الأصل.

وتندفع الإلكترونات مرة أخرى نحو الملف ، يصبح التيار الأقصى ، ولكن نظرًا لأنه يتم توجيهه الآن في الاتجاه المعاكس ، يتم إنشاء المجال المغناطيسي في الاتجاه المعاكس ، وعندما تعود جميع الإلكترونات إلى الملف (أثناء تحركها لأسفل) ، لم يعد المجال المغناطيسي يتراكم ، والآن يبدأ في الانخفاض ، ويتم دفع الإلكترونات أكثر - إلى اللوحة السفلية للمكثف.

وفي الوقت الذي أصبح فيه المجال المغناطيسي للملف مساويًا للصفر ، اختفى تمامًا - مرة أخرى ، يتم شحن اللوحة العلوية للمكثف بشكل إيجابي بالنسبة للجزء السفلي. حالة المكثف مشابهة لما كانت عليه في البداية. حدثت دورة كاملة من تذبذب واحد. وهكذا وهلم جرا .. فترة هذه التذبذبات ، اعتمادًا على محاثة الملف وعلى سعة المكثف ، يمكن العثور عليها من خلال صيغة طومسون: