- •§ 1. Коливальний рух і коливальна система. Вільні коливання
- •§ 2. Гармонічні коливання. Період, частота, амплітуда і фаза гармонічних коливань
- •§ 3. Графічне зображення гармонічних коливальних рухів. Векторні діаграми
- •§ 4. Додавання гармонічних коливань. Принцип суперпозиції
- •§ 5. Негармонічні коливання
- •§ 6. Автоколивання
- •§ 7. Гармонічні і некармонічні коливання в природі н техніці
- •§ 8. Вільні електромагнітні коливання в контурі
- •§ 9. Перетворення енергії в коливальному контурі
- •§ 10. Рівняння гармонічних електромагнітних коливань у контурі
- •§ 11. Період, частота і фаза коливань
- •§ 12. Затухаючі електромагнітні коливання. Автоколивання
- •§ 13. Генератор незатухаючих коливань
- •§ 14. Вимушені електромагнітні коливання. Змінний струм
- •Миттєве значення ерс синусоїдального струму для фази 60° становить 120 в. Визначити амплітудне значення ерс.
- •3. Ерс змінного струму задана рівнянням. Знайти
- •§ 15. Генератор змінного струму
- •§ 16. Діючі значення напруги й сили струму
- •§ 17. Активний опір у колі змінного струму
- •§ 18. Ємність у колі змінного струму
- •§ 19. Індуктивність у колі змінного струму
- •§ 20. Закон Ома для електричного кола змінного струму
- •§ 21. Потужність в колі змінного струму
- •§ 22. Електричний резонанс. Резонанс напруг
- •§ 23. Поняття про спектр негармонійних коливань і про гармонічний аналіз періодичних процесів
- •§ 24. Вироблення електричної енергії
- •§ 25. Принципи роботи генераторів змінного і постійного струму
- •§ 26. Генератор трифазного струму
- •§ 27. Вмикання навантаження в трифазну систему зіркою і трикутником. Лінійні і фазні напруги
- •§ 28. Асинхронний двигун трифазного струму
- •§ 29. Трансформатор
- •Енергії
- •§ 31. Проблеми сучасної електроенергетики і охорона навколишнього середовища
- •§ 32. Електромагнітне поле
- •§ 33. Струм зміщення
- •§ 34. Електромагнітні хвилі і швидкість їх поширення
- •§ 35. Рівняння хвилі
- •§ 36. Властивості електромагнітних хвиль (відбивання, заломлення, інтерференція, дифракція, поляризація)
- •§ 37. Енергія електромагнітної хвилі. Густина потоку випромінювання
- •§ 38. Винайдення радіо
- •§ 39. Принципи радіотелефонного зв'язку. Амплітудна модуляція і детектування
- •§ 40. Найпростіший радіоприймач
- •§ 41. Радіолокація
- •§ 42. Поняття про телебачення
- •§ 43. Розвиток засобів зв'язку
- •§ 44. Світлові хвилі. Швидкість світла
- •§ 45. Інтерференція світла. Когерентність. Спектральний розклад при інтерференції
- •§ 46. Способи спостереження інтерференції світла
- •Що необхідно для утворення стійкої інтерференційної картини?
- •Які хвилі є когерентними? 5. Як можна одержати когерентні світлові хвилі?
- •§ 47. Інтерференція в тонких плівках
- •§ 48. Практичні застосування інтерференції світла
- •§ 49. Стоячі світлові хвилі
- •§ 50. Дифракція світла
- •§ 51. Принцип Гюйгенса — Френеля. Метод зон Френеля
- •§ 52. Дифракційна решітка
- •1. Визначити довжину хвилі монохроматичного світла, якщо макси мум першого порядку, одержаний за допомогою дифракційної решітки з періодомм, відхилився від нульового максимуму на кут
- •§ 53. Дифракційний спектр
- •§ 54. Визначення довжини світлової хвилі
- •§ 55. Поняття про голографію
- •§ 56. Поляризація світла
- •§ 57. Дисперсія світла
- •§ 58. Спектроскоп
- •§ 59, Спектри випромінювання
- •§ 60. Спектри поглинання
- •§ 61. Спектральний аналіз
- •§ 62. Поглинання світла
- •§ 63. Інфрачервоне і ультрафіолетове випромінювання
- •§ 64. Рентгенівське випромінювання
- •§ 65. Шкала електромагнітних хвиль
- •§ 66, Геометрична оптика як граничний випадок хвильової оптики
- •§ 67 Закони геометричної оптики
§ 12. Затухаючі електромагнітні коливання. Автоколивання
Реальний коливальний контур завжди чинить певний опір електричному струмові. Тому частина наданої контуру енергії безперервно перетворюється у внутрішню енергію з'єднувальних проводів. Крім того, частина енергії випромінюється в навколишнє середовище. Це означав, що вільні електромагнітні коливання в контурі практично завжди є затухаючими. Чим більший опір контуру, тим швидше відбуваються затухання; якщо опір контуру дуже великий, коливання взагалі можуть і не виникнути — конденсатор розрядиться, але перезаряджання його не відбудеться.
Щоб електромагнітні коливання існували тривалий час, тобто не затухали, достатньо до коливального контуру увімкнути джерело змінної ЕРС. Ця ЕРС викликатиме в контурі вимушені коливання заряду (сили струму й напруги) з частотою, що дорівнює частоті зміни ЕРС джерела. Під час вимушених коливань енергія підводиться до контуру безперервно, внаслідок чого ці коливання будуть незатухаючими. Джерело змінної ЕРС, яке підтримує незатухаючі електромагнітні коливання в реальному контурі, називають генератором електромагнітних коливань.
Особливо важливі і широко вживані електромагнітні автоколивання — незатухаючі коливання, підтримувані в коливальній системі не за рахунок періодичного зовнішнього впливу, а в результаті здатності коливальної системи самій регулювати надходження енергії від постійного зовнішнього джерела. Такі системи називають автоколивальними.
В автоколивальних системах незатухаючі електричні ливаНня виникають під дією процесів, які відбуваються Bcept ині системи, і для їх підтримання не потрібно ніяких зовні тніх впливів. До складу автоколивальних систем входять джерело енергії, причому достатньо енергомістке, щоб втоа-тк енергії за кілька коливань були значно ценіпиу.и. ніж повна енергія джерела. Для електричних автоколивань таким джерелом може бути акумуляторна батарея чи інше джерело ЕРС. Якщо сама система регулюватиме надходження енергії від джерела для компенсації втрат на нагрівання провідників, то в ній виникатимуть неза^т^агочі коливання.
Коливання в автоколивальних системах виникають самодовільчо (самозбудження), під дією випадкових малих впливів, які виводять систему з рівноваги. Малі коливання самодовільно наростають, і в результаті встановлюються коливання, властивості яких (частота, амплітуда, форма тощо) визначаються властивостями самої системи і не залежать від початкових умов. Цим автоксливания принципово відрізняються від вимушених електромагнітних коливань, частота яких збігається з частотою зовнішньої ЕРС, а амшгітупа коливань залежить в*д амплітуди ЕРС.
§ 13. Генератор незатухаючих коливань
Електричні
автоколивальні системи надзвичайно
широко
використовуються в сучасній техніці
для одержання незатухагочих
електромагнітних коливань високої
частоти. Принцип
дії цих систем подібний до принципу дії
механічних
автоколивальних систем. Електрична
автоколивальна
система містить коливальний контур,
•підсилювач коливань
і джерело електри^шої енергії -(батарею).
Між коливальним
контуром і підсилювачем існує зворотний
зв'язок
— коливання -в
«еятуру
надходять в підсилювач,
підсилюються
»а раісуивк джерела енергії і повертаються
назад
в коливальний контур. Дужо важливо, щоб
коливання,
які надходять з підсилювача в контур,
збігалися за фазою з коливаннями у
самому контурі.
Існує багато автоколивальних схем як а електронними лампами, тхж і з транзисторами. На малюнку 19 показано спрощену схему електричної автоколивально; системи — автогенератора електромагнітних коливань на транзисторі, Коливальний контур LC з'єднано послідовно з
джерелом постійної ЕРС і транзистором. В коло емітер — база транзистора увімкнена котушка L3b, індуктивно зв'язана з коливальним контуром. Цю котушку називають котушкою зворотного зв'язку. Паралельно з коливальним контуром увімкнено електронний осцилограф для спостереження електромагнітних коливань. Генератор живиться від джерела постійної напруги.
Працює автогенератор на транзисторі так. Вмикаючи джерело живлення, через транзистор проходить імпульс струму і, який заряджає конденсатор контуру. У результаті в коливальному контурі виникають вільні електромагнітні коливання. Змінний струм, проходячи котушкою контуру, індукує на кінцях котушки зворотного зв'язку змінну напругу Uc (мал. 20, а). Ця напруга подається на емітерний перехід транзистора. Внаслідок цього через транзистор проходять імпульси сили струму, тривалість яких залежить від режиму роботи транзистора. На малюнку 20, б показані імпульси сили струму, які тривають протягом півперіоду генерованих коливань. У перший півперіод коливання, коли емітерний перехід вмикається в прохідному напрямі, в колекторному колі транзистора йде струм. Цей струм збігається за напрямом зі струмом в котушці контуру. В результаті сила струму в котушці наростає і відбувається підзаряджання конденсатора, тобто компенсуються втрати енергії в контурі.
В наступний півперіод, під час зміни в контурі напряму струму, на емітерний перехід транзистора з котушки зворотного зв'язку подається напруга протилежного знаку. Емітерний перехід вмикається в запірному напрямі, що
веде до зникнення струму в колекторі, тобто до запирання транзистора. Коливальний контур протягом півперіоду відмикається від джерела напруги.
В наступний півперіод процес повторюється. Таким чином, роль транзистора зводиться до вмикання і вимикання джерела постійної напруги, за рахунок енергії якого в контурі підтримуються незатухаючі коливання. На малюнку 20, в заштриховані площі пропорційні енергії, яка надходить в контур за кожний період коливань.
Може показатися, що з кожним періодом амплітуда коливань, які виникають у контурі, зростатиме до нескінченності. Так би воно й було, якби сила струму емітера могла необмежено зростати при збільшенні напруги на емітерному переході. Але внаслідок насичення струму в транзисторі, амплітуда коливань не може зростати до нескінченності; встановиться цілком певне її значення для даного режиму роботи генератора. Амплітуда автоколи-вань повністю визначається параметрами автоколивальної системи.
Щоб коливання, які виникли в контурі після замикання колекторного кола, були незатухаючими, необхідно, щоб у колі емітера коливання збігалися за фазою з коливаннями в контурі.
Генератори незатухаючих коливань на транзисторах характеризуються високою надійністю в роботі, мають великий ККД, можуть працювати від малопотужних джерел живлення при надзвичайно низьких напругах на колекторі, дають можливість в широких межах варіювати частоту, інтенсивність і форму коливань.