• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Obwód RLC

    Przeczytaj także...
    Połączenie szeregowo-równoległe – połączenie składające się z kombinacji połączeń szeregowych i równoległych (zobacz rysunek po prawej stronie).Napięcie elektryczne – różnica potencjałów elektrycznych między dwoma punktami obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego. Symbolem napięcia jest U. Napięcie elektryczne jest to stosunek pracy wykonanej podczas przenoszenia ładunku elektrycznego między punktami, dla których określa się napięcie, do wartości tego ładunku. Wyraża to wzór
    Telewizor, odbiornik telewizyjny (skrót: TV – ang. television, od gr. tele - daleko oraz łac. visio - obraz widziany) — urządzenie elektroniczne przeznaczone do zdalnego odbioru ruchomego obrazu, który jest nadawany przez telewizję i składa się z wyświetlanych jeden po drugim nieruchomych obrazów, z częstotliwością 25 lub 30 obrazów na sekundę lub inną. Pojedynczy obraz (nazywany też "klatką" – dla częstotliwości 25 wynosi 50, natomiast dla 30 wynosi 60 klatek) podzielony jest z kolei na linie poziome i pionowe. Typowe wartości linii to 1080, 720, 625 lub 525 linii.

    RLC – skrótowe oznaczenie dla obwodów elektrycznych (w tym elektronicznych) składających się tylko z trzech podstawowych elementów pasywnych:

  • rezystora, oznaczanego przez R (rezystancja)
  • cewki, oznaczanej przez L (indukcyjność)
  • kondensatorów, oznaczanych przez C (pojemność)
  • Natężenie prądu w szeregowym obwodzie RLC z doprowadzonym napięciem sinusoidalnie zmiennym wynosi:

    Napięcie na zaciskach źródła:

    Pojemnością elektryczną odosobnionego przewodnika nazywamy wielkość fizyczną C równą stosunkowi ładunku q zgromadzonego na przewodniku do potencjału φ {displaystyle varphi } tego przewodnika.Filtr jest to fragment obwodu elektrycznego lub obwodu elektronicznego odpowiedzialny za przepuszczanie lub blokowanie sygnałów o określonym zakresie częstotliwości lub zawierającego określone harmoniczne.

    gdzie φ jest różnicą faz między natężeniem prądu i napięciem.

    Zwrotnica głośnikowa – zestaw filtrów stosowany w kolumnach głośnikowych. Zadaniem zwrotnicy jest podział sygnału docierającego do kolumn na kilka węższych pasm, z których każde jest następnie odtwarzane przez odpowiedni głośnik. Używanie zwrotnic jest konieczne, ponieważ pojedynczy głośnik nie jest w stanie odtworzyć całego pasma akustycznego z zadowalającą jakością, a zasilanie głośnika częstotliwościami poza zakresem do którego jest przystosowany prowadzi do pogorszenia parametrów pracy głośnika.Indukcja elektromagnetyczna - zjawisko powstawania siły elektromotorycznej w przewodniku na skutek zmian strumienia pola magnetycznego. Zmiana ta może być spowodowana zmianami pola magnetycznego lub względnym ruchem przewodnika i źródła pola magnetycznego. Zjawisko to zostało odkryte w 1831 roku przez angielskiego fizyka Michaela Faradaya.

    Dodatkowo tangens przesunięcia fazowego równa się ilorazowi różnicy reaktancji cewki i kapacytancji kondensatora przez opór omowy:

    Moduł impedancji (nazywany również zawadą lub potocznie impedancją) szeregowego obwodu RLC jest równy modułowi wektora wypadkowego całkowitego oporu takiego obwodu:

    Połączenie równoległe (obwód równoległy) jest to taki rodzaj połączenia elementów elektrycznych, w którym wszystkie końce oraz wszystkie początki elementów są połączone razem. Połączenie takie tworzy odpowiednią ilość gałęzi, w których mogą płynąć różne prądy, ale które zasilane są takim samym napięciem elektrycznym.Obwód elektryczny – układ elementów tworzących drogę zamkniętą dla prądu elektrycznego. Obwód elektryczny tworzą: źródła prądowe i napięciowe, przewody elektryczne, wyłączniki oraz odbiornik. Odwzorowaniem graficznym obwodu jest schemat.

    Mogą zajść następujące przypadki:

    Wykrywacz metalu – urządzenie, które wykorzystuje indukcję elektromagnetyczną do wykrywania metalu, zarówno w różnorodnych obiektach, jak i pod ziemią. Jeżeli znajduje się w pobliżu celu, obecność zostanie rozpoznana poprzez głośny dźwięk wytwarzany przez wykrywacz (im bliżej metalu, tym głośniejszy) albo przez drganie igły we wskaźniku. Istnieją również detektory statyczne, np. w więzieniach lub lotniskach.Pulsacja (częstość kołowa, częstość kątowa) - wielkość określająca, jak szybko powtarza się zjawisko okresowe. Pulsacja jest powiązana z częstotliwością (f) i okresem (T) poprzez następującą zależność:
  • – obwód ma charakter indukcyjny, kąt przesunięcia fazowego jest większy od zera, więc natężenie prądu spóźnia się w fazie w stosunku do napięcia na zaciskach źródła
  • – obwód ma charakter pojemnościowy, kąt przesunięcia fazowego jest mniejszy od zera, napięcie na zaciskach źródła spóźnia się w fazie w stosunku do natężenia prądu
  • – zachodzi rezonans napięć, kąt przesunięcia fazowego jest równy zero, napięcie na zaciskach źródła jest zgodne w fazie z natężeniem prądu. W tym przypadku zawada obwodu jest najmniejsza, więc natężenie prądu osiąga największą wartość. Analogicznie dla równoległego obwodu RLC wystąpić może rezonans prądów. Obydwa te zjawiska mogą być bardzo groźne dla całości układu (może wystąpić uszkodzenie elementów). W mieszanych układach występować może wielokrotny rezonans częściowy.
  • Częstotliwość rezonansowa (czyli taka, przy której zachodzi rezonans napięć) wynosi:

    Kondensator – jest to element elektryczny (elektroniczny), zbudowany z dwóch przewodników (okładek) rozdzielonych dielektrykiem.Opornik, rezystor (z łac. resistere, stawiać opór) – najprostszy element bierny obwodu elektrycznego, wykorzystywany jest do ograniczenia prądu w nim płynącego. Jest elementem liniowym: występujący na nim spadek napięcia jest wprost proporcjonalny do prądu płynącego przez opornik. Przy przepływie prądu zamienia energię elektryczną w ciepło. Idealny opornik posiada tylko jedną wielkość, która go charakteryzuje – rezystancję. W praktyce występuje jeszcze pojemność wewnętrzna oraz wewnętrzna indukcyjność, co, np. w technice wysokich częstotliwości (RTV), ma duże znaczenie (jest to tzw. pojemność oraz indukcyjność pasożytnicza). W technologii bardzo wysokich częstotliwości – kilkuset megaherców (MHz) i powyżej – właściwości pasożytnicze typowego rezystora muszą być traktowane jako wartości rozproszone, tzn. rozłożone wzdłuż jego fizycznych wymiarów (zobacz: schemat zastępczy).

    W klasycznym, szeregowym obwodzie RLC, w dowolnej chwili t suma energii kondensatora, energii cewki oraz praca prądu w ciągu czasu t zamieniona na ciepło w oporze R (tzn. na ciepło Joule’a-Lenza) jest równa energii początkowej kondensatora i jest stała.

    Faza fali – faza drgań punktu ośrodka, w którym rozchodzi się fala. Faza określa, w której części okresu fali znajduje się punkt fali.Radioodbiornik (odbiornik radiowy, odbiornik radiofoniczny, radio) – urządzenie elektroniczne służące do odbioru audycji radiowych. Audycje wysyłane są przez stacje nadawcze jako fale radiowe zmodulowane sygnałem akustycznym (mowa, muzyka, efekty dźwiękowe). Stosowana bywa modulacja amplitudy (starsze rozwiązanie) lub modulacja częstotliwości. Zadaniem odbiornika jest zamiana informacji zawartej w falach radiowych na napięcie elektryczne, a następnie na dźwięk.

    Qm jest początkowym ładunkiem kondensatora.

    Dobroć Q – wielkość charakteryzująca ilościowo układ rezonansowy. Określa, ile razy amplituda wymuszonych drgań rezonansowych jest większa niż analogiczna amplituda w obszarze częstości nierezonansowych.Rezystancja (opór elektryczny, opór czynny, oporność, oporność czynna) – wielkość charakteryzująca relacje między napięciem a natężeniem prądu elektrycznego w obwodach prądu stałego. W obwodach prądu przemiennego rezystancją nazywa się część rzeczywistą zespolonej impedancji.

    Po zróżniczkowaniu obydwu stron powyższego równania względem czasu t otrzymamy:

    Wiedząc, że:

    Prawo Joule’a, zwane również prawem Joule’a-Lenza, pozwala wyznaczyć ilość ciepła, które wydziela się podczas przepływu prądu elektrycznego przez przewodnik elektrycznyReaktancja (opór bierny, sprzeciwność) – wielkość charakteryzująca obwód elektryczny zawierający element o charakterze pojemnościowym (np. kondensator) lub element o charakterze indukcyjnym (np. cewkę). Jednostką reaktancji jest om. Jest urojoną częścią impedancji.

    oraz

    Układ elektroniczny lub obwód elektroniczny – zbiór elementów elektronicznych dyskretnych lub scalonych połączonych elektrycznie tak, aby realizowały określoną funkcję.Natężenie prądu (nazywane potocznie prądem elektrycznym) - wielkość fizyczna charakteryzująca przepływ prądu elektrycznego zdefiniowana jako stosunek wartości ładunku elektrycznego przepływającego przez wyznaczoną powierzchnię do czasu przepływu ładunku.

    możemy wyciągnąć I przed nawias i otrzymamy:

    Indukcyjność określa zdolność obwodu do wytwarzania strumienia pola magnetycznego Φ powstającego w wyniku przepływu przez obwód prądu elektrycznego I. Oznaczana jest symbolem L. Jednostką indukcyjności jest henr (H). Ze strumieniem indukcji magnetycznej Φ i natężeniem prądu I związana jest wzorem:Transformator Tesli (cewka Tesli, transformator rezonansowy, generator Tesli) – transformator powietrzny wytwarzający wysokie napięcie rzędu milionów woltów. Twórcą cewki wysokonapięciowej jest Nikola Tesla.

    Aby to równanie było spełnione w dowolnej chwili t, wyrażenie w nawiasie powinno być równe 0. Po podzieleniu stronami przez L otrzymujemy:

    Współczynnik przy Q jest kwadratem pulsacji drgań własnych swobodnych obwodu LC:

    Współczynnik przy pierwszej pochodnej oznaczamy przez 2β:

    Równanie różniczkowe drgań elektrycznych gasnących:

    Rozwiązaniem tego równania jest wzór:

    Częstość drgań gasnących:

    co oznacza, iż rozwiązanie równania różniczkowego drgań elektrycznych gasnących ma miejsce przy niezbyt dużym tłumieniu.

    Zmiana napięcia na kondensatorze:

    Natężenie prądu jest przesunięte w fazie w stosunku do ładunku i napięcia na kondensatorze:

    Dodatkowo: oraz

    Zatem natężenie prądu zmienia się harmonicznie z amplitudą gasnącą wykładniczo, przy czym tangens przesunięcia fazowego natężenia prądu w stosunku do napięcia wynosi:

    Dobroć obwodu, czyli wielkość proporcjonalna do liczby pełnych drgań Ne wykonywanych przez obwód w czasie, w ciągu którego amplituda maleje e razy.

    Przy małym tłumieniu:

    Wobec czego:

    Przykłady urządzeń zawierających obwód RLC[]

  • filtr (elektronika)
  • odbiornik radiowy
  • telewizor
  • transformator Tesli
  • wykrywacz metalu
  • zwrotnica głośnikowa
  • Linki zewnętrzne[]

  • animacja szeregowego obwodu RLC (ang.)



  • w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.084 sek.