Принцип работы генератора незатухающих колебаний

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

• Все категории
• экономические 43,018
• гуманитарные 33,478
• юридические 17,881
• школьный раздел 600,605
• разное 16,736

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

Таким образом, при выполнении указанных условий работы генератора, в схеме, представленной на рис.7, в течение периода колебаний происходят следующие изменения тока, заряда и напряжения.

Рассмотрим принцип работы генератора незатухающих колебаний на транзисторе.

В схеме (рис.7) используется транзистор p—n-p типа (лабораторная работа № 11). При подключении источника питания на эмиттер такого транзистора подается обязательно положительный потенциал.

На одном каркасе намотаны несколько катушек индуктивности. Основные — это катушка колебательного контура L_KК и катушка связи — L_CВ, подключенная одним концом к базе транзистора. Первое условие работы генератора — достаточно сильная связь между катушкой связи и катушкой контура.

К базе и коллектору транзистора подключен переменный резистор. Поворотом регулировочной ручки этого резистора выбирается рабочая точка на характеристике транзистора. При правильном выборе рабочей точки можно добиться идеальной синусоиды полученного переменного тока.

Второе условие работы генератора — восполнение энергии за один период не может быть меньше потерь энергии. Выполнение этого условия обеспечено самой конструкцией генератора.

Такое соотношение между токами в колебательном контуре и знаками ЭДС на катушке связи будет являться третьим условием работы генератора незатухающих колебаний.

Если генератор не заработал, то достаточно на основании третьего условия переключить концы катушки связи.

Таким образом, при выполнении указанных условий работы генератора, в схеме, представленной на рис.7, в течение периода колебаний происходят следующие изменения тока, заряда и напряжения.

Вторая четверть периода. Ток в контуре убывает. Верхняя пластина заряжается отрицательно. В катушке связи ток меняет направление. На базе положительный потенциал. Переход коллектор — база обратный. Тока в цепи нет (ключ разомкнут).

Третья четверть периода. Конденсатор разряжается. Ток растет до максимального значения, направлен от нижней к верхней пластине. В катушке связи ток направлен так, что база получает положительный потенциал. Переход база — коллектор обратный. Тока в цепи нет (ключ разомкнут).

Четвертая четверть периода. Ток в контуре, не меняя направления, убывает. Верхняя пластина заряжается положительно. В катушке связи ток меняется по направлению. Заряд на базе отрицательный. Переходы база — коллектор и эмиттер — база прямые. Энергия поступает от источника в колебательный контур (ключ замкнут).

Особое внимание в 11-ом классе уделяю изучению принципа работы генератора незатухающих колебаний. Предлагаю его тогда, когда изучены: Колебательный контур; Переменный электрический ток; Генерирование электрической энергии; Трансформатор; Производство передача и использование электроэнергии.

Генератор незатухающих колебаний.

План урока:

Повторение пройденного материала. Фронтально. Основная цель опроса: закрепление пройденного материала и подготовка к изучению нового материал.

Разбор нового материала с применением презентации:

1. Постановка задачи: получить незатухающие электромагнитные колебания любой частоты.

2. Для решения этой задачи нужно применить автоколебательную систему. Вспомнить основные признаки этой системы: наличие колебательной системы, в которой могут возникать свободные колебания; источника энергии для восполнения потерь; обратной связи, которая регулирует подачу энергии в колебательную систему в такт колебаний.

3. Установить составные части генератора незатухающих колебаний:

4. Принцип действия генератора рассматриваем по половинам периодов.

5. После устного разбора, ученики под руководством учителя перечерчивают чертежи в тетради и под диктовку записывают подробное пояснение.

На следующем уроке:

После подробного повторения и закрепления изученного лампового генератора, я рассказываю обо всех отрицательных их качествах и о том, что только в некоторых отраслях техники ещё применяют такие генераторы. В радио и телевидении применяют транзисторные генераторы, демонстрирую слайд 15 из презентации и кратко поясняю сущность его работы и подробно преимущества.

u041au043eu043du0442u0443u0440u044b u043du0435u0438u0434u0435u0430u043bu044cu043du044b (u044du043bu0435u043au0442u0440u043eu043cu0430u0433u043du0438u0442u043du043eu0435 u0438u0437u043bu0443u0447u0435u043du0438u0435, u0430u043au0442u0438u0432u043du043eu0435 u0441u043eu043fu0440u043eu0442u0438u0432u043bu0435u043du0438u0435 u0437u0430u0431u0438u0440u0430u044eu0442 u0447u0430u0441u0442u044c u044du043du0435u0440u0433u0438u0438)n

u041au043eu043du0442u0443u0440u044b u043du0435u0438u0434u0435u0430u043bu044cu043du044b (u044du043bu0435u043au0442u0440u043eu043cu0430u0433u043du0438u0442u043du043eu0435 u0438u0437u043bu0443u0447u0435u043du0438u0435, u0430u043au0442u0438u0432u043du043eu0435 u0441u043eu043fu0440u043eu0442u0438u0432u043bu0435u043du0438u0435 u0437u0430u0431u0438u0440u0430u044eu0442 u0447u0430u0441u0442u044c u044du043du0435u0440u0433u0438u0438)n

Ответ:

Объяснение:

Контуры неидеальны (электромагнитное излучение, активное сопротивление забирают часть энергии)

Чтобы поддерживать незатухающие колебания, нужно контур в каждом периоде подпитывать извне (как качели раскачивать) . Напряжением, током, магнитным полем с частотой, равной (резонансной) частоте колебания контура.

Например, можно подключить усилитель с положительной обратной связью. Это называют генератором, частота которого задаётся контуром.

Соберем электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 13.17, и присоединим ее к входу электронного осциллографа. При замыкании рубильника К в цепи возникают незатухающие колебания, что видно на экране осциллографа.

1. Электромагнитной автоколебательной системой является генератор на транзисторе, представляющий собой один из основных блоков радиопередатчиков и радиоприемников. На рис. 13.16 изображена схема генератора на транзисторе (см. § 10.6), при помощи которого вырабатываются незатухающие электромагнитные колебания.

В этой схеме при зарядке и разрядке конденсатора С_к контура изменения силы тока в катушке L_K

контура вызывают изменения возникающей э.д.с. индукции в катушке Ь_св обратной связи. Катушка L_CB включена так, что при возрастании силы тока в цепи коллектора на базе оказывается потенциал, отпирающий резистор, а при уменьшении коллекторного тока — потенциал, запирающий транзистор. Таким образом, катушка обратной связи осуществляет управление подзарядкой конденсатора от постоянного источника электрической энергии. Автоколебания в контуре можно наблюдать на опыте.

Соберем электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 13.17, и присоединим ее к входу электронного осциллографа. При замыкании рубильника К в цепи возникают незатухающие колебания, что видно на экране осциллографа.

Здесь источником энергии является батарея Б, колебательной системой — контур. Роль клапана выполняет затвор транзистора, который управляет силой тока в канале и тем самым в контуре; катушка обратной связи, присоединенная своими концами к истоку и затвору и индуктивно связанная с катушкой L_K контура, осуществляет обратное воздействие колебательной системы на клапан.

2. Запустим медленную развертку осциллографа одновременно с замыканием цепи контура в генераторе. Полученная при этом осциллограмма показана на рис. 13.18. Как видно, колебательный контур самовозбуждается — при включении источника энергии амплитуда колебаний возрастает от нуля до некоторой установившейся величины. Самовозбуждение, иначе называемое раскачкой, является одной из важнейших особенностей автоколебательной системы.

Механизм самовозбуждения генератора с транзистором выглядит следующим образом. Слабые колебания тока, возникающие в контуре при замыкании цепи, сопровождаются изменением магнитного поля в катушке контура. За счет изменения маг-

нитного потока в катушке обратной связи индуцируется э.д.с. и потенциал затвора становится то выше, то ниже потенциала истока. Колебания потенциала затвора сопровождаются изменением тока в канале, что при правильном выборе фазы обратной связи приводит к усилению колебаний в контуре. Этот процесс, в свою очередь, приводит к более значительным колебаниям потенциала затвора. Последнее вновь приводит к усилению колебаний в контуре.

3. Какова же причина того, что процесс взаимного усиления колебаний обрывается? Как в автоколебательной системе устанавливается стационарный режим, не зависящий от начальных условий?

Благодаря своей компактности, малому потреблению энергии и способности работать при низких напряжениях (несколько вольт) генераторы на транзисторах почти полностью вытеснили ламповые генераторы из радиотехники и электроники. И только в установках, генерирующих колебания большой мощности (порядка мегаватт), еще используют ламповые генераторы.

II. Изучение нового материала: понятие об автоколебательной системе, принцип работы клапана, устройство и принцип работы генератора на транзисторе

Задачи урока: рассмотреть новый вид колебательной системы — автоколебательную систему; изучить свойства автоколебаний; изучить генератор незатухающих колебаний.

Приёмы и методы

I. Повторение изученного материала

II. Изучение нового материала: понятие об автоколебательной системе, принцип работы клапана, устройство и принцип работы генератора на транзисторе

III. Подведение итогов. Домашнее задание

Решение задач. Фронтальный опрос

Рассказ учителя. Демонстрации. Работа с учебником. Записи в тетрадях. Беседа

Повторение. Выделение главного

Урок проводят и после изучения переменного тока (см. учебник), однако все три вида колебаний можно рассмотреть вместе.

I. Повторяют домашние задачи, фронтально — основные представления об электромагнитных колебаниях и средствах их описания. Письменно один из школьников решает задачу.

Сколько колебаний произойдёт в контуре за время, равное 2 с, если ёмкость конденсатора равна 4800 пФ, а индуктивность катушки равна 1 мкГн?

II. Новый материал достаточно сложный и объёмный, поэтому следует точно выстроить логику его изучения. При первом прочтении дать материал кратко.

Домашнее задание: § 25; упр. на с. 85 (2).

Безынерционным ключом является транзистор. Транзистор обеспечивает поступление энергии к колебательному контуру, если напряжение на электронном переходе меняется синфазно с напряжением на контуре.

Генератор электромагнитных колебаний

Генератор электромагнитных колебаний представляет собой один из примеров автоколебательных систем.

Получение незатухающих колебаний в контуре.

Если конденсатор колебательного контура заряжен, то в кон­туре возникают затухающие колебания. Электрическая энергия W переходит во внутреннюю энергию:.

Пополнять энергию колебательного контура можно, подзаря­жая конденсатор. Для этого контур подключают к источнику то­ка. Контур подключается к источнику тока только в те интерва­лы времени, когда пластина конденсатора, присоединенная к по­ложительному полюсу источника, заряжена положительно.

Если источник постоянного тока будет все время подключен к контуру, то в энергия поступает в контур, а следующую

возвращается в источник, т. е. колебания затухают.

Частота колебаний, возникающих в контуре, определяется его параметрами (индуктивностью и емкостью), а амплитуда колебаний – напряжением на источнике (его эдс).

Незатухающие колебания установятся в том случае, если контур будет подключаться к источнику только в первую полови­ну периода. Для выполнения такого условия ключ должен замы­кать и размыкать цепь с частотой, соответствующей частоте электромагнитных колебаний контура. Однако механический ключ инертен.

Безынерционным ключом является транзистор. Транзистор обеспечивает поступление энергии к колебательному контуру, если напряжение на электронном переходе меняется синфазно с напряжением на контуре.

Генератор высокочастотных колебаний на транзисторе

Первая четверть периода. По­ложительно заряженная пласти­на конденсатора, соединенная с коллектором, разряжается. Ток в колебательном контуре возрас­тает до максимального значе­ния. В катушке связи возникает индукционный ток такого направ­ления, что база имеет отрицательный потенциал относительно эмиттера. Переходы база — коллектор и эмиттер — база пря­мые. Транзистор открыт. Энергия от источника поступает через транзистор в колебательный контур (ключ замкнут).

Вторая четверть периода. Ток в контуре убывает. Верхняя пластина заряжается отрицательно. В катушке связи ток меняет направление. На базе положи­тельный потенциал. Переход коллектор—база обратный. Тока в цепи нет (ключ разомкнут).

Третья четверть периода. Конденсатор разряжается. Ток рас­тет до максимального значения, направлен от нижней пластины к верхней. В катушке связи ток направлен так, что база получает положительный потенциал. Переход база — коллектор обратный. Тока в цепи нет (ключ разомкнут).

Четвертая четверть периода. Ток в контуре, не меняя направления, убывает. Верхняя пластина заряжается положительно.

В катушке связи ток меняется по направлению. Заряд на ба­зе отрицательный. Переходы база — коллектор и эмиттер — ба­за прямые. Энергия поступает от источника в колебательный контур (ключ замкнут).

Таким образом, происходят незатухающие электромагнитные колебания за счет поступления энергии от источника в колеба­тельный контур в течение 1/2 Т.

Чтоб поддерживать незатухающие колебания, нужно контур в каждом периоде подпитывать снаружи (как качели раскачивать) . Напряжением, током, магнитным полем с частотой, одинаковой (резонансной) частоте колебания контура.

Как выполнить незатухающие колебания? Каковой принцип работы генератора незатухающих колебаний?

• Аделина Ворокина
• Физика 2019-09-29 05:35:03 0 1

Ответ:

Изъяснение:

Контуры неидеальны (электрическое излучение, активное сопротивление забирают часть энергии)

Чтоб поддерживать незатухающие колебания, нужно контур в каждом периоде подпитывать снаружи (как качели раскачивать) . Напряжением, током, магнитным полем с частотой, одинаковой (резонансной) частоте колебания контура.

К примеру, можно подключить усилитель с положительной обратной связью. Это называют генератором, частота которого задаётся контуром.

Первая четверть периода. Положительно заряженная пластина конденсатора, соединенная с коллектором, разряжается. Ток в колебательном контуре возрастает до максимального значения . В катушке связи возникает индукционный ток такого направления, что база имеет отрицательный потенциал относительно эмиттера. Переходы база — коллектор и эмиттер — база прямые. Транзистор открыт. Энергия от источника поступает через транзистор в колебательный контур (ключ замкнут).

Принцип работы генератора электромагнитных колебаний на транзисторе

Рассмотрим принцип работы генератора незатухающих колебаний на транзисторе.

В схеме (рис.7) используется транзистор p—n-p типа (лабораторная работа № 11). При подключении источника питания на эмиттер такого транзистора подается обязательно положительный потенциал.

На одном каркасе намотаны несколько катушек индуктивности. Основные — это катушка колебательного контура L_KК и катушка связи — L_CВ, подключенная одним концом к базе транзистора. Первое условие работы генератора — достаточно сильная связь между катушкой связи и катушкой контура.

К базе и коллектору транзистора подключен переменный резистор. Поворотом регулировочной ручки этого резистора выбирается рабочая точка на характеристике транзистора. При правильном выборе рабочей точки можно добиться идеальной синусоиды полученного переменного тока.

Второе условие работы генератора — восполнение энергии за один период не может быть меньше потерь энергии. Выполнение этого условия обеспечено самой конструкцией генератора.

Такое соотношение между токами в колебательном контуре и знаками ЭДС на катушке связи будет являться третьим условием работы генератора незатухающих колебаний.

Если генератор не заработал, то достаточно на основании третьего условия переключить концы катушки связи.

Таким образом, при выполнении указанных условий работы генератора, в схеме, представленной на рис.7, в течение периода колебаний происходят следующие изменения тока, заряда и напряжения.

Первая четверть периода. Положительно заряженная пластина конденсатора, соединенная с коллектором, разряжается. Ток в колебательном контуре возрастает до максимального значения . В катушке связи возникает индукционный ток такого направления, что база имеет отрицательный потенциал относительно эмиттера. Переходы база — коллектор и эмиттер — база прямые. Транзистор открыт. Энергия от источника поступает через транзистор в колебательный контур (ключ замкнут).

Вторая четверть периода. Ток в контуре убывает. Верхняя пластина заряжается отрицательно. В катушке связи ток меняет направление. На базе положительный потенциал. Переход коллектор — база обратный. Тока в цепи нет (ключ разомкнут).

Третья четверть периода. Конденсатор разряжается. Ток растет до максимального значения, направлен от нижней к верхней пластине. В катушке связи ток направлен так, что база получает положительный потенциал. Переход база — коллектор обратный. Тока в цепи нет (ключ разомкнут).

Четвертая четверть периода. Ток в контуре, не меняя направления, убывает. Верхняя пластина заряжается положительно. В катушке связи ток меняется по направлению. Заряд на базе отрицательный. Переходы база — коллектор и эмиттер — база прямые. Энергия поступает от источника в колебательный контур (ключ замкнут).

Системы, в которых генерируются незатухающие колебания за счет поступления энергии от источника внутри самой системы, называются автоколебательными. Незатухающие колебания, существующие в системе без воздействия на нее внешних периодических сил, называются автоколебаниями.

«Физика — 11 класс»

Вынужденные колебания возникают под действием переменного напряжения, вырабатываемого генераторами на электростанциях.
Такие генераторы не могут создавать колебания высокой частоты, необходимые для радиосвязи? т.к. для этого потребовалась бы очень большая скорость вращения ротора.
Колебания высокой частоты получают, например, с помощью генератора на транзисторе.

Автоколебательные системы

Обычно незатухающие вынужденные колебания поддерживаются в цепи действием внешнего периодического напряжения.
Но возможны и другие способы получения незатухающих колебаний.

Например, есть система, в которой могут существовать свободные электромагнитные колебания, с источником энергии.
Если сама система будет регулировать поступление энергии в колебательный контур для компенсации потерь энергии на резисторе, то в ней могут возникнуть незатухающие колебания.

Системы, в которых генерируются незатухающие колебания за счет поступления энергии от источника внутри самой системы, называются автоколебательными. Незатухающие колебания, существующие в системе без воздействия на нее внешних периодических сил, называются автоколебаниями.

Генератор на транзисторе — пример автоколебательной системы.
Он состоит из колебательного контура с конденсатором емкостью С и катушкой индуктивностью L, источника энергии и транзистора.

Как создать незатухающие колебания в контуре?

Чтобы электромагнитные колебания в контуре не затухали, нужно компенсировать потери энергии за каждый период.

Пополнять энергию в контуре можно, подзаряжая конденсатор.
Для этого надо периодически подключать контур к источнику постоянного напряжения.

Конденсатор должен подключаться к источнику только в те интервалы времени, когда присоединенная к положительному полюсу источника пластина заряжена положительно, а присоединенная к отрицательному полюсу — отрицательно.
Только в этом случае источник будет подзаряжать конденсатор, пополняя его энергию.

Если же ключ замкнуть в момент, когда присоединенная к положительному полюсу источника пластина имеет отрицательный заряд, а присоединенная к отрицательному полюсу — положительный, то конденсатор будет разряжаться через источник. Энергия конденсатора при этом будет убывать.

Источник постоянного напряжения, постоянно подключенный к конденсатору контура, не может поддерживать в нем незатухающие колебания, так же как постоянная сила не может поддерживать механические колебания.
В течение половины периода энергия поступает в контур, а в течение следующей половины периода возвращается в источник.

В контуре незатухающие колебания установятся лишь при условии, что источник будет подключаться к контуру в те интервалы времени, когда возможна передача энергии конденсатору.
Для этого необходимо обеспечить автоматическую работу ключа.
При высокой частоте колебаний ключ должен обладать надежным быстродействием. В качестве такого практически безынерционного ключа и используется транзистор.

Транзистор состоит из эмиттера, базы и коллектора.
Эмиттер и коллектор имеют одинаковые основные носители заряда, например дырки (полупроводник p-типа).
База имеет основные носители противоположного знака, например электроны (полупроводник n-типа).

Работа генератора на транзисторе

Колебательный контур соединен последовательно с источником напряжения и транзистором так, что на эмиттер подается положительный потенциал, а на коллектор — отрицательный.
При этом переход эмиттер — база (эмиттерный переход) является прямым, а переход база — коллектор (коллекторный переход) оказывается обратным, и ток в цепи не идет.
Это соответствует разомкнутому ключу.

Чтобы в цепи контура возникал ток и подзаряжал конденсатор контура в ходе колебаний, нужно сообщать базе отрицательный относительно эмиттера потенциал, причем в те интервалы времени, когда верхняя пластина конденсатора заряжена положительно, а нижняя — отрицательно.
Это соответствует замкнутому ключу.

В интервалы времени, когда верхняя пластина конденсатора заряжена отрицательно, а нижняя — положительно, ток в цепи контура должен отсутствовать. Для этого база должна иметь положительный потенциал относительно эмиттера.

Таким образом, для компенсации потерь энергии колебаний в контуре напряжение на эмиттерном переходе должно периодически менять знак в строгом соответствии с колебаниями напряжения на контуре.
Необходима обратная связь.

Генераторы на транзисторах широко применяются не только во многих радиотехнических устройствах: радиоприемниках, передающих радиостанциях, усилителях, ЭВМ.

Основные элементы автоколебательной системы

На примере генератора на транзисторе можно выделить основные элементы, характерные для многих автоколебательных систем.

1. Источник энергии, за счет которого поддерживаются незатухающие колебания (в генераторе на транзисторе это источник постоянного напряжения).

2. Колебательная система — та часть автоколебательной системы, непосредственно в которой происходят колебания (в генераторе на транзисторе это колебательный контур).

3. Устройство, регулирующее поступление энергии от источника в колебательную систему — клапан (в рассмотренном генераторе — транзистор).

4. Устройство, обеспечивающее обратную связь, с помощью которой колебательная система управляет клапаном (в генераторе на транзисторе — индуктивная связь катушки контура с катушкой в цепи эмиттер — база).

Примеры автоколебательных систем

Автоколебания в механических системах: часы с маятником или балансиром (колесиком с пружинкой, совершающим крутильные колебания). Источником энергии в часах служит потенциальная энергия поднятой гири или сжатой пружины.

К автоколебательным системам относятся электрический звонок с прерывателем, свисток, органные трубы и многое другое. Наше сердце и легкие также можно рассматривать как автоколебательные системы.

Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин

Электромагнитные колебания. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика

Уравнение незатухающих колебаний
здравствуйте,подскажите пожалуйста это есть уравнение незатухающих колебаний? если да,то что.

Уравнение незатухающих колебаний
здравствуйте,подскажите пожалуйста это есть уравнение незатухающих колебаний? если да,то что.

Энергия свободных незатухающих колебаний
Энергия свободных незатухающих колебаний,происходящих в колебательном контуре равна 0,2 мДЖ.При.

Найти уравнение волны ξ(x,t) незатухающих колебаний
Уравнение незатухающих колебаний дано в виде ξ = 10sin0,5∏t где ξ выражено в см, а t −.