Автоколебательная система.
Автор: Иоцук Марина Владимировна,
учитель физики Дьяковская гимназия. ЛНР
К
Б
Э
L св .
L
C
КОЛЕБАНИЯ
АВТОКОЛЕБАНИЯ
ВЫНУЖДЕННЫЕ
СВОБОДНЫЕ
Периодические изменения
Периодические изменения
заряда, силы тока, напряжения,
заряда, силы тока, напряжения в электрической цепи, происходящие под действием переменной ЭДС от внешнего источника
происходящие с очень
большой частотой без
потребления энергии от
внешних источников
_
_
_
- Назовите систему, в которой осуществляются
свободные электрические колебания.
+
+
- Что происходит с колебаниями в реальном
колебательном контуре через некоторое время?
L
C
+
- В чем причина затухания колебаний ?
- Если мы хотим, чтобы колебания продолжались
еще какое-то время, что для этого можно сделать?
- Подумайте, почему колебания при добавлении
источника постоянного тока не будут длиться бесконечно долго , и почему простое подключение
источника тока не решит нашу проблему ?
- Колебания в контуре происходят с большой частотой.
- Конденсатор будет восполнять потери энергии только в те моменты,
когда его полярность совпадает с полярностью источника
- А в те моменты, когда полярность противоположна
он будет разряжаться через источник.
- Очевидно, что обязательным условием получения незатухающих колебаний
в контуре является восполнение потерь энергии именно в моменты
совпадения полярности конденсатора и источника и отключение
конденсатора от источника в другое время.
В качестве устройства, способного осуществить такую функцию можно
использовать транзистор , через который конденсатор колебательного
контура будет соединен с источником тока.
- быстродействующий прибор
- пока на базу не подан сигнал – ток через
транзистор не идет, конденсатор отключен
от источника
- при подаче сигнала – ток через транзистор
идет и конденсатор заряжается
от источника
?
Как вы думаете, мы получили , наконец, систему,
способную совершать незатухающие колебания?
Все учтено , на ваш взгляд?
Не хватает устройства, которое бы могло подать сигнал на базу !!!
В качестве устройства, способного «подать сигнал» в нужный момент,
используют катушку обратной связи , один конец которой соединен с
базой, а другой с эмиттером ( связь индуктивная)
Мы получили систему, в которой могут
вырабатываться незатухающие колебания за счет
восполнения потерь энергии от источника внутри
самой системы.
К
Б
L
Э
L св .
Такие колебания называются автоколебаниями ,
а системы – автоколебательными
Элементы автоколебательной системы:
- элемент, в котором происходят свободные колебания
(колебательный контур);
- источник энергии для восполнения потерь энергии (аккумулятор);
- клапан, регулятор поступление энергии в контур ( транзистор);
- устройство для обратной связи ( катушка).
Рассмотрим подробно ход процессов в автоколебательной системе
- После зарядки конденсатора его
верхняя обкладка заряжена положительно,
нижняя - отрицательно
I
К
- Конденсатор начинает разряжаться через катушку. Ток в первой четверти
периода постепенно нарастает, затем убывает, порождая переменное магнитное поле, пронизывающее витки катушки L.
Б
-
+
Э
L св .
L
-
+
3 . В катушке L св , которая индуктивно
связана с катушкой контура,
возникает магнитное поле, имеющее
такое же направление и появляется
индукционный ток, направленный от
эмиттера к базе.
-
+
4. Транзистор пропускает ток к конденсатору, в котором в это время протекает еще индукционный ток, совпадающий по направлению с первоначальным.
Все потери энергии восполняются, знаки зарядов пластин меняются на противоположные
- Ток через конденсатор теперь течет в
противоположном направлении, нарастая в
первой четверти и убывая во второй
2.Порождаемое током магнитное поле,
пронизывает витки катушки контура, а, следовательно, и индуктивно связанной с ней катушки L св ..
Б
-
3.В катушке обратной связи возникает
индукционный ток, направленный от
базы к эмиттеру , в результате чего
потенциал базы оказывается выше и
ток к конденсатору не идет.
+
Э
L св .
L
-
+
4. В конденсаторе протекает только
индукционный ток, совпадающий по направлению с током в начале полупериода.
Конденсатор перезаряжается, знаки пластин меняются на противоположные.
-
+
КОЛЕБАНИЯ
ВЫНУЖДЕННЫЕ
СВОБОДНЫЕ
АВТОКОЛЕБАНИЯ
незатухающие колебания, происходящие в системе за счет
восполнения потерь энергии от источника внутри
самой системы
?
- Как называется система, в которой могут
осуществляться автоколебания?
- Перечислите основные элементы автоколебательной
системы
- Каково назначение элементов автоколебательной системы:
- колебательный контур
- источник постоянного тока
- транзистор
- катушка, включенная в цепь транзистора
- Как протекают процессы в автоколебательной системе?
Список литературы
- Г. Я. Мякишев. Физика: Учебник для 11 кл. общеобразовательных учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н.Сотский. – М. : Просвещение, 2008.