Импульсные токи

Апериодический разряд конденсатора

Конденсатор – два проводника, разделенных диэлектриком, имеет ёмкость, имеет ёмкость, зависящую от размеров проводника и расстояния между ними.

= 1 Ф (дольные единицы: 1 мкФ = 10^-6 Ф, 1 пФ = 10^-12 Ф)

Ёмкость плоского конденсатора определяется по формуле , где - диэлектрическая проницаемость диэлектрика, - электрическая постоянная, - площадь пластин, - расстояние между пластинами.

Конденсаторы включаются между собой последовательно

О бщая емкость рассчитывается по формуле

или параллельно:

Общая ёмкость:

Апериодический разряд конденсатора

Если конденсатор подключить к генератору постоянного

т ока, электроны от отрицательного полюса генератора переходят на соединенную с ним пластину конденсатора, которая заряжается отрицательно. С другой пластины электроны переходят к положительному полюсу генератора, и она заряжается положительно. В диэлектрике между пластинами возникает электрическое поле. Этот процесс называется зарядкой конденсатора. Во внешней цепи появляется кратковременный импульс тока – ток зарядки конденсатора.

Если заряженный конденсатор отключить от источника напряжения и замкнуть его на сопротивление , то разность потенциалов на его пластинах вызовет движение электронов во внешней цепи в направлении обратном первоначальному. В цепи образуется кратковременный импульс тока – ток разрядки конденсатора.

Чтобы выяснить форму и длительность импульсов тока при зарядке и разрядке конденсатора, рассмотрим простейший процесс – разрядки конденсатора.

Мгновенные значения тока разрядки по закону Ома

.

Т.к. , то

.

При .

В этих формулах: - мгновенные значения заряда и напряжения.

По определению

.

Знак “-“ означает, что ток возникает за счет убыли заряда. Очевидно, что можно записать

дифференциальное уравнение

с разделяющимися переменными. Откуда

.

Интегрируя при условии, что при при заряд равен , получаем

сила тока при . Поэтому

.

Аналогично изменяется и напряжение на обкладках конденсатора.

Графики тока разрядки и напряжения.

Экспоненциальная зависимость и форма импульса тока делает неопределенной его длительность. При физиологических исследованиях и в практической медицине на объект оказывает влияние только начальная часть импульса с относительно высокими значениями тока. За длительность импульса условно принимается время , такое, что ток уменьшается за это время до . Время называется постоянной времени разрядки конденсатора.

Ток зарядки имеет такую же форму, но течет в противоположном направлении.

Таким образом, импульсы – это кратковременные изменения силы тока и напряжения.

Импульсный ток – это повторяющиеся во времени импульсы. Они могут быть самой различной формы:

Характеристики импульсных токов.

1. Длительность импульса.

У реальных импульсов время начала, вершины и конца импульса размыты, поэтому экспериментальное определение этих величин может внести существенную ошибку. Для уменьшения возможной погрешности условились выделять моменты времени, при которых напряжение имеют значения - начало и конец импульса и , где - амплитуда, т.е. наибольшее значение напряжения.

Таким образом, за длительность импульса принимается время, при котором напряжение (или сила тока) не меньше .

2. Крутизна фронта характеризует скорость нарастания напряжения или силы тока

.

3. Период Т характеризует период повторения импульсов – это среднее время между началами двух соседних импульсов.

4. Частота повторения импульсов

5. Скважность следования импульсов

6. Коэффициент заполнения