РЛ
КАФЕДРА
Перед вами, уважаемые читатели, первая статья цикла “Введение в .
..”, где мы будем рассказывать об изве-
стных и достаточно банальных, но тем не менее необходимых всем вещах. Ни для кого не секрет, что не только
радиолюбители, но и даже выпускники радиотехнических институтов зачастую не до конца понимают физичес-
кий смысл явлений, происходящих в различных цепях и узлах радиотехнических устройств. Любые же попытки
обратиться в специальные учебники неизбежно приводят к необходимости разбираться в многочисленных ма-
тематических выкладках - от обилия косинусов и интегралов невольно начинает кружиться голова. Действи-
тельно, популярной литературы, где бы основы радиоэлектроники преподносились на уровне, доступном радио-
любителю или студенту-первокурснику, к сожалению, очень мало. Если что и есть, так это старые книжки типа
“Радио это просто” или “Азбука радиолюбителя” затертого года выпуска, где электрический ток представля-
ется в виде вереницы черных и белых гномиков, бегущих по проводам. Вот и получается - для радиолюбителя
гномики, а для студента вместо экзамена по цепям назначается экзамен по интегрированию, разложению в ряды
Фурье (интересно, многие ли помнят, что это такое?). Результат одинаков в том и в другом случае - ничего не
понятно, да и желания изучать что-либо дальше просто не возникает. Не смотря на столь печальный резуль-
тат, все-таки рискнем порекомендовать вам не перелистывать страницу, а все-таки прочитать предлагаемый
ниже “ликбез” - вдруг понравится, а еще лучше - пригодиться на практике.
..
\
____________________________________________
______________________________________________/
С
НЕБЕС НА ЗЕМЛЮ
...ИНДУКТИВНОСТИ И ЕМКОСТИ
Мы не случайно начинаем свой рассказ с индуктивнос-
тей и емкостей. Емкости (конденсаторы) и индуктивности
(дроссели, катушки) есть в любом радиоэлектронном уст-
ройстве, начиная от карманного приемника и заканчивая
цветным телевизором. Даже в бабушкиной стиральной ма-
шине вы найдете конденсаторы, да и в механическом теле-
фонном аппарате, постепенно уходящем в историю, их тоже
не мало. Конечно, можно было начинать рассказ с того, что
такое электрический ток, напряжение, сопротивление, рас-
сказывать про закон Ома и приводить формулы для расче-
та последовательного и параллельного включения провод-
ников и токов в ветвях. Однако и, я думаю, вы со мной со-
гласитесь, любой уважающий себя радиолюбитель, а уж тем
более студент это знает. А потом, что резистор? При проте-
кании тока на нем падает напряжение и рассеивается мощ-
ность, посредством которой электрическая энергия пере-
ходит в тепловую. Просто и банально! А вот попробуйте-ка
ответить (не подглядывая в учебник или конспект), куда де-
вают энергию катушка и конденсатор? Ну да ладно - будем
обо всем по порядку.
..
Итак, для начала немного о конденсаторах.
.. Самый про-
стой из них - две металлические пластины, расположенные
на некотором расстоянии друг от друга
(рис. 1).
Если к тако-
му элементу подсоединить батарейку, то он через некоторое
время зарядится до того же напряжения, что и батарейка.
При этом на пластинах конденсатора будут сосредоточены
электрические заряды разного знака
(рис. 1).
Чем большее
напряжение будет приложено между обкладками, тем боль-
ше будет величина электрического заряда пластин. Поскольку
между пластинами находится воздух, а на практике чаще все-
го какой-либо диэлектрик (непроводящий материал), посто-
янный ток в цепи на
рис. 1
протекать не может. В качестве
диэлектрика обычно используются такие материалы, как бу-
мага, слюда, керамика, различные органические пленки и не-
которые другие. От типа диэлектрика
зависят свойства конденсаторов (в
первую очередь частотные), о чем мы
дополнительно поговорим в рекомен-
дациях по их выбору. Конечно, на прак-
тике через заряженный конденсатор
все-таки протекает небольшой ток
утечки, вызванный неидеальностью
диэлектрика.
Собственно электроемкость есть физическая величи-
на, характеризующая способность конденсатора накапли-
вать (запасать) электрическую энергию. Сухим физико-ма-
тематическим языком многих учебников говорится, что
электроемкость
С
=
ц/1!с
-
это коэффициент пропорцио-
нальности между зарядом конденсатора р и напряжением
на нем
ис
=
Е,
где
Е -
напряжение источника. Это утверж-
дение, как и многие аналогичные, строго с математичес-
кой точки зрения, однако, к сожалению, не отражает физи-
ческой природы явления.
Емкость, как известно, измеряется в долях фарада
(единица названа в честь выдающегося физика Майкла
Фарадея). При емкости конденсатора в один фарад, элек-
трический заряд на любой из его пластин составил бы один
кулон, при напряжении между обкладками в один вольт.
На практике емкости, как правило, измеряют в микрофа-
радах, нанофарадах и пикофарадах.
Емкость конденсатора зависит от формы и геометричес-
ких размеров пластин, а также расстояния между ними и
параметров диэлектрика. Так, емкость плоского конденсато-
ра, изображенного на
рис.
1, определяется как
С
=
е0е8/б,
где
е0-
электрическая постоянная, равная 8,85-Ю 12 Кл
2
/(Н м 2);
е - диэлектрическая проницаемость диэлектрика;
б -
рас-
стояние между обкладками; Э - площадь обкладок. Физи-
ческий смысл этой формулы вполне очевиден - чем боль-
ше площадь пластин и чем ближе друг к другу они распо-
ложены, тем больше емкость конденсатора. Отсюда мож-
но сделать важный вывод - при параллельном соедине-
нии конденсаторов их емкости складываются, поскольку
общая площадь пластин при этом увеличивается. А ем-
кость последовательно соединенных конденсаторов опре-
деляется также как сопротивление параллельно включен-
ных резисторов, те. итоговая емкость окажется меньше,
нежели емкости каждого из последовательно включенных
конденсаторов. При этом напряжение распределяется меж-
ду конденсаторами пропорционально их емкости.
В
заряженном конденсаторе запасена электрическая
энергия I
Ыэп
=
С ис2/2.
Однако, накопление электрическо-
го заряда и, соответственно, энергии происходит не мгно-
венно.
В
электрической цепи, показанной на
рис. 2,
в мо-
мент замыкания ключа начинает протекать ток заряда, ог-
раниченный сопротивлением Я?, во много раз превосходя-
щем по величине внутренне сопротивление источника, ко-
предыдущая страница 43 Радиолюбитель 2003-07 читать онлайн следующая страница 45 Радиолюбитель 2003-07 читать онлайн Домой Выключить/включить текст