Генератор на транзисторе

Электрические колебания высокой частоты получают с помощью генераторов на транзисторах.

Основным элементом такого генератора является колебательный контур и источник постоянного тока, включенные в цепь эмиттер-коллектор, катушка индуктивности L_св в цепи база-эмиттер, индуктивно связанная с катушкой индуктивности L колебательного контура.

Собственные электромагнитные колебания в контуре являются затухающими. Если потери энергии в контуре компенсировать поступлением энергии от источника внутри системы, то возможна генерация незатухающих колебаний, или автоколебаний.

В показанной схеме генератора на транзисторе поступление энергии в контур (подзарядка конденсатора) происходит, когда между базой и эмиттером приложено напряжение в прямом направлении – плюс – к базе, минус – к эмиттеру, транзистор открыт и через него протекает ток.

Такая полярность напряжения U_БЭ обеспечивается согласованной индуктивной связью катушек L контура и L_св в цепи база-эмиттер. Подобная связь называется обратной связью (в данном случае – это положительная обратная связь) (См.выше Автоколебания)

Через полупериод колебаний, когда конденсатор перезарядится, произойдет изменение напряжения база-эмиттер на противоположное и транзистор закроется.

Транзистор подобен ключу, присоединяющему источник питания к колебательному контуру в нужный момент времени для подзарядки конденсатора. Момент открытия ключа определяется индуктивной связью катушек L и L_св

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Электрический ток оказывает магнитное действие. Таким образом, магнитное поле порождается движущимися зарядами.

Вектор магнитной индукции – векторная физическая величина, направление которой в данной точке совпадает с направлением, указываемым в этой точке северным полюсом свободной магнитной стрелки.

Модуль вектора магнитной индукции – физическая величина, равная отношению максимальной силы, действующей со стороны магнитного опля на проводник с током, к произведению силы тока и длины отрезка проводника:

B =

Единица магнитной индукции – Тл (Тесла)

Правило буравчика для прямого тока:

если ввинчивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление скорости движения конца его рукоятки совпадает с направлением вектора магнитной индукции в этой точке.

Правило правой руки для прямого тока:

если охватить проводник правой рукой, направив отогнутый большой палец вдоль тока, то кончики остальных пальцев в данной точке покажут направление вектора индукции в этой точке.

Принцип суперпозиции магнитных полей:

результирующая магнитная индукция в данной точке складывается из векторов магнитной индукции, созданной различными токами в этой точке.

Правило буравчика для витка с током (контурного тока):

если вращать буравчик по направлению тока в витке, то поступательное перемещение буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции, созданной током в витке на своей оси.

Линии магнитной индукции – линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции.

Линии магнитной индукции всегда замкнуты: они не имеют ни начала, ни конца.

Магнитное поле – вихревое поле, т.е. поле с замкнутыми линиями магнитной индукции.

Магнитный поток (поток магнитной индукции) через поверхность определенной площади – физическая величина, равная скалярному произведению вектора магнитной индукции на вектор площади:

Ф = () = В ∆S cos(a)

(Скалярное произведение двух векторов равно произведению их модулей на косинус угла между ними)

Единица магнитного потока – Вб(Вебер) = Тл*м² = В*с

Закон Ампера:

сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него отрезок проводника с током, равна произведению силы тока, магнитной индукции, длины отрезка проводника и синуса угла между направлениями тока и вектором магнитной индукции:

F_A = B |I| l sin(a)

В однородном магнитном поле замкнутый контур стремиться установиться так, чтобы направление его собственной индукции совпало с направлением внешней индукции.

Сила Лоренца – сила, действующая на движущийся со скоростью v заряженную частицу со стороны магнитного поля индукцией В:

F_л = |q| vB sin(a),

где a – угол между вектором скорости v и вектором магнитной индукции B.

Направление силы Лоренца определяется правилом левой руки:

если кисть левой руки расположить так, чтобы четыре вытянутых пальца указывали направление скорости положительного заряда (или противоположное скорости отрицательного заряда), а вектор магнитной индукции входил в ладонь, то отогнутый на 90^о большой палец покажет направление силы, действующей на данный заряд.

Заряженная частица, влетающая в однородное магнитное поле параллельно линиям магнитной индукции, движется вдоль этих линий.

Заряженная частица, влетающая в однородное магнитное поле в плоскости, перпендикулярной линиям магнитной индукции, движется в этой плоскости по окружности.

Параллельно расположенные проводники, по которым протекают токи в одном направлении, притягиваются, а в противоположных – отталкиваются.

Магнитные поля, создаваемые токами, протекающими по бесконечно длинным параллельным проводникам, находящимся на расстоянии r друг от друга, приводят к возникновению на каждом отрезке проводников длиной D l силы взаимодействия:

F₁₂ = F₂₁ = k_m D l

km = 2*10^-7 Н/А² коэффициент пропорциональности

1 ампер – сила тока, проходящего по двум параллельным проводникам ¥ длины, и малого поперечного сечения, расположенным на расстоянии 1 метра друг от друга, при которой магнитный поток вызывает в низ силу взаимодействия, равную 2*10^-7Н на каждый метр длины.

Индукция магнитного поля убывает при увеличении расстояния до проводника с током.

Взаимодействие проводников с током является следствием магнитного взаимодействия движущихся зарядов в проводниках.

Под действием магнитной силы движущиеся параллельно в противоположных направлениях разноименные заряды притягиваются, а одноименные – отталкиваются.

Индуктивность контура – физическая величина, равная коэффициенту пропорциональности между магнитным потоком через площадь, ограниченную контуром проводника, и силой тока в контуре.

Единица индуктивности – Гн(Генри)

Энергия магнитного поля, созданного при протекании тока I по проводнику с индуктивностью L:

Wm =

Магнитная проницаемость среды – физическая величина, показывающая во сколько раз индукция магнитного поля в однородной среде отличается от магнитной индукции внешнего (намагничивающего) поля в вакууме:

μ =

Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики – основные классы веществ с резко отличающимися магнитными свойствами

Диамагнетик – вещество, в котором внешнее магнитное поле незначительно ослабляется

Парамагнетик – вещество, в котором внешнее магнитное поле незначительно усиливается

Ферромагнетик – вещество, в котором внешнее магнитное поле значительно усиливается.

Кривая намагничивания – зависимость собственной магнитной индукции от индукции внешнего магнитного поля.

Коэрцитивная сила – магнитная индукция внешнего поля, необходимая для размагничивания образца.

Магнито-жесткие ферромагнетики – ферромагнетики с большой остаточной намагниченностью

Магнито-мягкие ферромагнетики – ферромагнетики с малой остаточной намагниченностью

Петля гистерезиса – замкнутая кривая намагничивания и размагничивания ферромагнетика.

Температура Кюри – критическая температура, выше которой происходит переход вещества из ферромагнитного в парамагнитное состояние.

На концах проводника длиной l, движущегося со скоростью v в магнитном поле с индукцией В, перпендикулярной скорости движения, возникает разность потенциалов:

U = vB l

Электромагнитная индукция – физическое явление, заключающееся в возникновении электрического тока в замкнутом контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром.

Закон электромагнитной индукции Фарадея:

ЭДС электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром:

ε_i = - Φ’

Правило Ленца:

индукционный ток в контуре имеет такое направление, что созданный им магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, препятствует изменению магнитного

потока, вызвавшего этот ток.

Самоиндукция – возникновение ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении силы тока в нем.

ЭДС самоиндукции в катушке индуктивностью L:

ε_si = - LI’

Трансформатор – устройство, применяемое для повышения или понижения переменного напряжения.

Коэффициент трансформации – величина, равная отношению напряжений в первичной и вторичной обмотках трансформатора:

k =

Повышающий трансформатор – трансформатор, увеличивающий напряжение, k < 1

Понижающий трансформатор – трансформатор, уменьшающий напряжение, k > 1

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МАГНИТОВ

Слово «магнит» от греческого «magnes» означает название руды, добывающейся в местности Магнезия еще 2500 лет назад. Магнетит – минерал с магнитными свойствами состоящий из FeO и Fe₂O₃.

В 1269 г. французский исследователь П.Марикур (псевдоним П.Перегрин) ввел понятие магнитного полюса, помещая металлически иголки вблизи шара из магнетита.

Он изготовил магнит в виде стержня, ориентировавшийся в направлении север-юг подобно стрелке компаса.

Полюс, указывающий направление на север, назвали северным N(Nord), а на юг - южным S(Sude)

Опыты Перегрина показали, что одноименные магнитные полюса отталкиваются друг от друга, а разноименные притягиваются.

Предполагая, что взаимодействие магнитов обусловлено магнитными зарядами, находящимися на полюсах, Перегрин пытался безуспешно их разделить – получить магнитный монополь (магнитный заряд). Однако каждый фрагмент разделенного магнита всегда имел два полюса N и S.

Рене Декарт обнаружил, что постоянный магнит действует на мельчайшие железные опилки, насыпанные вокруг него. Тем самым было показано, что в пространстве существует магнитное взаимодействие. Линии, образуемые железными опилками (или магнитными стрелками) в магнитном поле, стали называть силовыми линиями магнитного поля или линиями магнитной индукции.

На протяжении четырех тысячелетий практически единственным и основным используемым источником магнетизма был магнитный железняк.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА. МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ. МАГНЕТИКИ

Дата добавления: 2015-11-14