Paed Dr Jozef Beuka jbenuskanextra sk V spotrebiteskej
Paed. Dr. Jozef Beňuška jbenuska@nextra. sk
V spotrebiteľskej sieti je striedavý prúd a napätie s nízkou frekvenciou - 50 Hz. Zdrojom striedavých prúdov iných frekvencii sú rôzne typy elektromagnetických oscilátorov. Striedavé napätia a prúdy v týchto prípadoch označujeme ako elektromagnetické kmitanie.
Elektromagnetický oscilátor: oscilačný obvod LC obvod - je elektrický obvod s cievkou a kondenzátorom.
Elektromagnetický oscilátor: RP Ak chceme, aby mechanický oscilátor kmital, musíme mu dodať energiu - silou F natiahnuť pružinu.
Elektromagnetický oscilátor: + - RP Ak chceme, aby oscilačný obvod kmital, musíme mu dodať energiu - nabiť kondenzátor.
Elektromagnetický oscilátor: + - RP Ak chceme, aby oscilačný obvod kmital, musíme mu dodať energiu - nabiť kondenzátor.
Elektromagnetický oscilátor: RP Energia mechanického oscilátora je sústredená v potenciálnej energii pružnosti. Energia elektromagnetického oscilátora je v sústredená v energii elektrického poľa nabitého kondenzátora.
Vlastné elektromagnetické kmitanie: u, i + - t - je dej, ktorý prebieha v elektromagnetickom oscilátore. u - okamžitá hodnota elektrického napätia na kondenzátore i - okamžitá hodnota elektrického prúdu v obvode
Vlastné elektromagnetické kmitanie: u, i + - t Nabitý kondenzátor je spojený s cievkou - obvodom začne prechádzať elektrický prúd. Zväčšuje sa prúd cievkou - vytvára sa jej magnetické pole. Kondenzátor sa vybíja - zmenšuje sa jeho energia.
Vlastné elektromagnetické kmitanie: u, i + - t Energia elektrického poľa nabitého kondenzátora sa mení na energiu magnetického poľa cievky.
Vlastné elektromagnetické kmitanie: u, i + t Kondenzátor je vybitý - prúd sa v obvode zmenšuje. V cievke sa indukuje napätie - obvodom prechádza indukovaný prúd, ktorým sa kondenzátor znova nabíja. Polarita napätia bude opačná.
Vlastné elektromagnetické kmitanie: u, i + t Energia magnetického poľa cievky sa mení na energiu elektrického poľa nabitého kondenzátora.
Vlastné elektromagnetické kmitanie: u, i + t Dej sa opakuje opačným smerom: energia elektrického poľa nabitého kondenzátora sa mení na energiu magnetického poľa cievky.
Vlastné elektromagnetické kmitanie: u, i + - t Dej sa opakuje opačným smerom: energia magnetického poľa cievky sa mení na energiu elektrického poľa nabitého kondenzátora.
Vlastné elektromagnetické kmitanie: u, i + - t - je periodický dej. Počas periódy sa 4 x zmení energia elektrického poľa kondenzátora na energiu magnetického poľa cievky a naopak.
Vlastné elektromagnetické kmitanie: ++- - je periodický dej. Počas periódy sa 4 x zmení energia elektrického poľa kondenzátora na energiu magnetického poľa cievky a naopak.
Vlastné elektromagnetické kmitanie: u, i y Dj 0 x t Zmeny napätia a prúdu sú harmonické. Fázový posun medzi napätím a prúdom je Dj =p/2 rad.
Frekvencia vlastného kmitania LC obvodu: napätie na kondenzátore napätie na cievke UC=XCI UL=XLI V oscilačnom obvode prechádza rovnaký prúd I kondenzátorom aj cievkou. Thomsonov vzťah pre frekvenciu a periódu vlastných kmitov oscilačného obvodu:
Zaoberal sa elektrinou, magnetizmom a teplom, navrhol teplotnú stupnicu. . . Lord Kelvin of Largs, William Thomson (1824 -1907), anglický fyzik
Elektromagnetické kmitanie reálneho LC obvodu: u, i t - je vždy tlmené, kvôli odporu oscilačného obvodu. V reálnom LC obvode sa energia elektrického a magnetického poľa postupne premieňa na teplo.
Analógia medzi oscilátormi Mechanický Elektromagnetický okamžitá výchylka - y rýchlosť -v okamžitý náboj okamžitý prúd -q -i potenciálna energia - Ep elektrická energia -Ee kinetická energia - Ek magnetická energia -Em sila -F okamžité napätie -u hmotnosť -m indukčnosť -L tuhosť pružiny -k (kapacita) -1 - C-1
Riešte úlohu: Oscilačný obvod je tvorený cievkou s indukčnosťou 0, 1 m. H a kondenzátorom s meniteľnou kapacitou od 100 p. F do 500 p. F. Určte rozsah frekvencií vlastného kmitania obvodu. f = (1, 6 - 0, 7)MHz
Riešte úlohu: Kondenzátor oscilačného obvodu má kapacitu 1 m. F. Akú indukčnosť musí mať cievka, aby obvod kmital s frekvenciou 500 Hz ? L = 0, 1 H
Test Elektromagnetický oscilátor je elektrický obvod, ktorý sa skladá z: a) rezistora a cievky, b) elektrického zdroja a cievky, c) kondenzátora a cievky, d) rezistora a kondenzátora. 1
Test Pri elektromagnetickom kmitaní oscilačného obvodu nastáva periodická premena energie: a) elektrickej na magnetickú a naopak, b) kinetickej na potenciálnu a naopak, c) magnetickej na elektrickú a naopak, d) potenciálnej na kinetickú a naopak. 2
Test Pri kmitaní oscilačného obvodu dosahuje prúd maximálnu hodnotu. Celá energia je sústredená v energii: a) magnetického poľa cievky, b) elektrického poľa kondenzátora, c) magnetického aj elektrického poľa. 3
Test Pri kmitaní oscilačného obvodu dosahuje prúd maximálnu hodnotu. Celá energia je sústredená v energii: a) magnetického poľa cievky, b) elektrického poľa kondenzátora, c) magnetického aj elektrického poľa. 4
Test Pri kmitaní oscilačného obvodu dosahuje napätie na kondenzátore maximálnu hodnotu. Celá energia je sústredená v energii: a) magnetického poľa cievky, b) elektrického poľa kondenzátora, c) magnetického aj elektrického poľa. 5
Test Pri kmitaní oscilačného obvodu dosahuje napätie na kondenzátore minimálnu hodnotu. Celá energia je sústredená v energii: a) magnetického poľa cievky, b) elektrického poľa kondenzátora, c) magnetického aj elektrického poľa. 6
Test Harmonické zmeny napätia a prúdu v oscilačnom obvode sú fázovo posunuté o: 7
Test Tlmenie vlastného kmitania oscilátora kvôli odporu vinutia cievky znamená pre amplitúdy napätia a prúdu: a) ich postupné zväčšovanie, b) ich postupné zmenšovanie, c) nemenia svoju veľkosť, d) ich vzájomné rušenie. 8
Test Energia oscilačného obvodu sa postupne mení na: a) potenciálnu energiu cievky, b) kinetickú energiu kondenzátora, c) vnútornú energiu vodiča, d) teplo, ktoré zahrieva vodič. 9
Test Medzi parametre oscilačného obvodu patrí: a) napätie na kondenzátore, b) amplitúda prúdu v obvode, c) kapacita kondenzátora, d) indukčnosť cievky. 10
- Slides: 33