6.2.4. Автоколебания

6.2.4.1. Автоколебательная система

Известно (п.6.2.2.), что при вынужденных колебаниях потери энергии восполняются извне. Выделяют разновидность вынужденных колебаний – автоколебания.

Автоколебания – вынужденные колебания, при которых поступление энергии на их поддержание регулируется самой колебательной системой (как механической, так и электромагнитной).

Автоколебательная система (АКС) – система, в которой возникают автоколебания.

Механические АКС: часы с маятником или балансиром, свисток и др.

АКС должна иметь источник энергии (для восполнения потерь) и устройство её введения – клапан. Для введения энергии в нужный момент и в нужном количестве между колебательной системой и клапаном должна быть обратная связь. Схема любой АКС:

Пример простейшей электромагнитной АКС – электрическая цепь, в которой роль клапана играет выключатель, а роль обратной связи – человек, в нужный момент и на нужное время замыкающий его контакты.

• Реальные схемы работают без участия человека.

6.2.4.2. Генератор автоколебаний на транзисторе

Простейший генератор автоколебаний (автогенератор) на транзисторе содержит колебательную систему – контур LC, источник энергии – аккумулятор, клапан – транзистор и обратную связь – катушку L_СВ.

Если транзистор открыт, то по цепи Э-К протекает ток и заряжает от источника конденсатор С.

Транзистор р-n-р открыт, когда на эмиттере потенциал выше, чем на базе. Разность потенциалов U_ЭБ обеспечивает катушка обратной связи L_СВ.

Переменный ток в катушке L наводит в катушке L_СВ переменную ЭДС (которая периодически открывает и закрывает транзистор) и поступление энергии в контур происходит автоматически.

Правильным выбором положения катушек (друг относительно друга) и подключения выводов катушки L_СВ к выводам транзистора добиваются устойчивой генерации колебаний.

• Автогенераторы применяют в радио- и телетехнике, ЭВМ и др.

• Частоту автоколебаний определяют по формуле Томсона: .

6.2.5. Электрическая энергия

6.2.5.1. Получение электрической энергии

Согласно закону сохранения, энергия не появляется из ничего и не исчезает бесследно. Значит, получение (генерирование) электроэнергии - преобразование энергии какого-либо другого вида в электрическую.

Генератор – устройство, преобразующее неэлектрическую энергию в электрическую.

По виду энергии, преобразуемой в электрическую, генераторы бывают:

1) гальванические элементы – преобразуют энергию химического взаимодействия;

2) электростатические машины – преобразуют энергию трения (электризации);

3) термобатареи – преобразуют разность температур (термоЭДС);

4) солнечные батареи – преобразуют солнечную энергию;

5) электромеханические индукционные – преобразуют механическую энергию (ЭДС индукции);

6) прочие – множество других типов генераторов.

По роду тока различают: 1) генераторы постоянного тока;

2) генераторы переменного тока.

Технические характеристики генераторов различны – электростатические машины могут создать высокое напряжение, но не могут обеспечить значительный ток, гальванические элементы могут обеспечить значительный ток, но обладают малым сроком службы, солнечные батареи очень дороги и т. д.

При передаче и преобразовании часть электроэнергии теряется в проводниках. Практика показала, что с наименьшими потерями наиболее просто можно передавать и преобразовывать энергию переменного тока, а из генераторов переменного тока оптимально применение электромеханических индукционных генераторов переменного тока (в дальнейшем генераторов переменного тока).