КАФЕДРА
при перемещении постоян-
ного магнита вдоль катуш-
ки в ее внешней цепи про-
текает ток. Так происходит
и в нашем случае: при за-
мыкании ключа через ка-
тушку начинает протекать
небольшой ток, вызываю-
щий появление около ее
витков магнитного потока,
изменяющегося пропорцио-
нально нарастанию тока.
В
свою очередь, этот изменя-
ющийся магнитный поток
приводит к появлению на
катушке электродвижущей
силы самоиндукции, вклю-
ченной согл асно закону
Ленца встречно силе, выз-
вавшей ток. Тогда катушка будет оказывать сопротивле-
ние нарастанию тока, ровно как и его спаду. Из физики
можно привести массу примеров того, когда система про-
тиводействует изменению своего стационарного состоя-
ния, и сопротивление катушки изменению тока - один из
них.
В
процессе нарастания тока в катушке запасается
энергия, а при его спаде, соответственно, тратится.
В
слу-
чае, если резко разомкнуть цепь на
рис. 7,
через ключ
проскочит сильная искра, вызванная ни чем иным, как
электродвижущей силой самоиндукции.
Рассмотрим, как ведут себя емкость и индуктивность в
цепях переменного (синусоидального) тока. Пусть в цепь
переменного тока включена емкость
(рис. 11).
Каждый раз
при смене полярности напряжения конденсатор будет пе-
резаряжаться, т.е. знак заряда каждой из его обкладок бу-
дет изменяться
два раза период переменного напряжения.
Если длительность процессов заряда и разряда значитель-
но превосходит период изменения напряжения, ток в цепи
также будет изменяться по синусоидальному закону, од-
нако напряжение на конденсаторе отстает по фазе от тока
на 90°
(рис. 12),
что и не удивительно, поскольку конден-
сатор препятствует резкому изменению напряжения. При
этом в процессе каждого заряда-разряда конденсатор бу-
дет то накапливать электрическую энергию, то отдавать
некоторую ее часть во внешнюю цепь.
В
большинстве слу-
чаев в конденсаторе, включенном в цепь переменного тока,
постоянно накоплена определенная электрическая энер-
гия.
В
цепи с индуктивностью
(рис. 13),
наоборот, ток от-
стает по фазе от напряже-
ния на 90°
(рис. 14).
Это
тоже соответствует вышеиз-
ложенным рассуждениям -
катушка оказывает сопро-
тивление любым изменени-
ям тока. При протекании че-
рез катуш ку переменного
тока в ней будет запасаться
энергия переменного маг-
нитного поля, приводящая к
появлению
перем енной
электродвижущей силы са-
моиндукции, препятствую-
щей протеканию перемен-
ного тока.
Итак, катушка в цепи пе-
ременного тока оказывает
ему сопротивление в ре-
зультате наведенной пере-
менной электродвижущей
силы самоиндукции. В то
же время и конденсатор,
запасая в себе электричес-
кую энергию, оказывает со-
противление переменному
току. Оба этих сопротивле-
ния называют реактивными
и обозначают буквой X. В
отличие от резистивного
(активного) сопротивления, на реактивном не рассеивает-
ся никакой тепловой энергии, а лишь запасается энергия
в виде электрического или магнитного поля.
Реактивные сопротивления катушки
X\_ =
/-2я7-Д и кон-
денсатора
Хс = -]/2^-С
зависят от частоты /"протекающе-
го переменного тока. Мнимая единица / учитывает фазо-
вый сдвиг 90° между током и напряжением, а знак
по-
казывает, что напряжения на последовательно включен-
ных емкости и индуктивности противофазны. Действитель-
но, при расчете полного комплексного сопротивления цепи,
содержащей индуктивности и емкости, индуктивные сопро-
тивления необходимо складывать со знаком “+”, а емкост-
ные, наоборот, со знаком
На
рис. 15
показана зависи-
мость реактивных сопротивлений индуктивности и емкос-
ти, а также их модулей от частоты. На постоянном токе,
как известно, индуктивность не оказывает никакого сопро-
тивления, а сопротивление конденсатора, наоборот, стре-
миться к бесконечно большому. С ростом частоты картина
резко меняется - сопротивление катушки индуктивности
возрастает по линейному закону, а сопротивление конден-
сатора падает согласно кривой, называемой гиперболой.
Вышеупомянутые свойства легко пояснить на приме-
ре. На
рис. 16
приведена принципиальная схема выход-
ной цепи простейшего радиочастотного усилителя. Здесь
в цепь питания коллектора транзистора включен блокиро-
вочный дроссель /_бл, который на рабочей частоте усили-
теля имеет очень большое сопротивление. Задача этого
дросселя не пропустить переменный ток коллекторной
цепи транзистора в источник питания, имеющий очень ма
ленькое сопротивление. Этот переменный ток должен про-
текать в нагрузку через разделительный конденсатор Ср,
предотвращающий замыкание источника питания на на-
грузку (следующий каскад). Этот конденсатор должен вы-
бираться таким образом, чтобы на рабочей частоте уси-
лителя не оказывать практически никакого сопротивления
переменному току, т.е. его реактивное сопротивление дол-
жно быть по крайней мере на порядок (в
10
раз) меньше
сопротивления нагрузки. Для того, чтобы практически
весь переменный ток протекал в нагрузку, нужно, чтобы
реактивное сопротивление дросселя, наоборот, по край-
ней мере на порядок пре-
вышало сопротивление
нагрузки. О днако, по-
скольку реактивное со-
противление дросселя
не является бесконечно
большим, незначитель-
ная часть переменного
тока все же пройдет че-
рез него. Во избежание
попадания этого тока в
источник питания вклю-
чен блокировочный кон-
денсатор Сбл, обладаю-
щий на рабочей частоте
очень маленьким реак-
тивным сопротивлением.
Рис. 15
46
7
/2003
предыдущая страница 45 Радиолюбитель 2003-07 читать онлайн следующая страница 47 Радиолюбитель 2003-07 читать онлайн Домой Выключить/включить текст