Перетворення енергії в закритому коливальному контурі.

1. ;

; ;

При замиканні вимикача в положення 1 конденсатор заряджається. Замкнемо вимикач в положення 2. В початковий момент часу (t=0) струм у полі не проходить і вся енергія зосереджена у конденсаторі.

 

2. ; ; ; ;

При замиканні вимикача в положені 2 конденсатор розраджається і проходить струм . Внаслідок цього в котушці виникає явище самоіндукції та струм самоіндукції напрямлений протилежно струму конденсатора . При цьому електрична енергія конденсатора йде на створення магнітного поля котушки, тобто перетворюється в енергію магнітного поля.

 

 

3. ; ;

;

В цей момент вся електрина енергія конденсатора переходить в магнітну енергію котушки. При зменшенні струму конденсатора до нуля в котушці виникає струм самоіндукції , який протидіє зменшеню струму в контурі, тому напрямлений в ту ж сторону, що й струм конденсатора .

 

4. ; ; ;

В цей момент енергія магнітного поля котушки перетворюється в енергію конденсатора.

 

 

5. ;

;

В цей момент пройшов час, що дорівнює половині періоду коливань. П’ятий випадок аналогійний першому, тільки обкладки конденсатора заряджені навпаки.

 

 

2.Генератор на транзисторі.

Генератор застосовують для одержання незатухаючих електромагнітних коливань. Головною частиною генератора є коливальний контур. У коливальному контурі, який складається з конденсатора і котушки, утворюються вільні електромагнітні коливання. Оскільки провідники мають опір, то ці коливання затухаючі. Для того щоб коливання не затухали, потрібно компенсувати втрати енергії за кожний період коливання. Поповнювати енергію в контурі можна під заряджаючи конденсатор. Для цього потрібно періодично вмикати контур у коло джерела постійної напруги.

мал..1 мал.2

 

При цьому конденсатор має вмикатися у коло джерела лише в ті моменти часу, коли полюс конденсатора, що приєднаний до позитивного джерела, - позитивний, а той, що приєднаний до негативного джерела, - негативний (мал.1). Енергія конденсатора при цьому збільшуватиметься. Якщо ж ключ замкнути у момент як на малюнку 2, то конденсатор розраджатиметься, а його енергія зменшуватиметься. Отже, незатухаючі коливання встановлюються в контурі лише за умови, що джерело вмикатиметься в контур лише у ті інтервали часу, коли можлива передача енергії конденсатору (коли верхня обкладка конденсатора заряджена позитивно). Для цього потрібно забезпечити автоматичну роботу вимикача (ключа). В ролі вимикача вибирають транзистор. Тран-зистор відкритий, тобто від емітера до колектора проходить струм, якщо потенціал бази відносно емітера негативний, і закритий, якщо потенціал бази відносно емітера позитивний.

Щоб у колі контура виник струм і підзарядив конденсатор під час коливань, потрібно надавати базі негативного відносно емітера потенціалу і саме в ті інтервали часу, в яких верхня пластина конденсатора заряджена позитивно, а нижня – негативно (мал.3). Це відповідає замкнутому ключу на мал. 1. В інтервалі часу, коли верхня пластина заряджена негативно, а верхня – позитивно, струму в колі контура неповинно бути, тобто база в цей час повинна мати позитивний потенціал відносно емітера (мал.2). Отже, потенціал бази повинен змінюватись в залежності від заряду конденсатора, тобто від коливань напруги в контурі. Це досягається за рахунок зворотнього зв’язку.

Зворотній зв’язок в даному генераторі індуктивний, тобто за рахунок двох котушок. Коливання в контурі (первинній котушці) внаслідок електромагнітної індукції збуджують коливання напруги на кінцях котушки і тим самим змінюють потенціал на базі. Якщо фазу коливань напруги на емітерному переході підібрано правильно, то «поштовхи» (струму в колі контура) діють на струм у потрібні інтервали часу і коливання не затухають.

 

3. Струм високої частоти і його застосування.

При проходжені струму високої частоти по провіднику всередині нього виникають вихрові струми, які напрямлені назустріч основному струму.. При дуже високій частоті струм практично проходить тільки по дуже тонкому зовнішньому шарі провідника. Це явище називається skin-ефектом (skin-шкіра). Для таких струмів суцільні провідники можна замінити тонкостінними трубками. Застосування струмів високої частоти:

1. Для гартування стальних деталей

2. Сушіння діелектриків

3. Мікрохвильова піч.

 

Четверта самостійна робота