Эрл Гейтс - Введение в электронику

Рис. 11-8. График зависимости заряда и разряда конденсатора от времени.

11-3. Вопросы

1. Что такое постоянная времени цепи RC?

2. Как определяется постоянная времени цепи RC?

3. Сколько постоянных времени цепи требуется для полного заряда или разряда конденсатора?

4. Конденсаторы емкостью 1 мкФ и 0,1 мкФ соединены последовательно. Чему равна полная емкость цепи?

5. Конденсатор емкостью 0,015 мкФ заряжен до 25 вольт. Чему будет равно напряжение на нем через 25 миллисекунд после подсоединения к его выводам резистора 2 МОм?

РЕЗЮМЕ

• Емкость — это способность сохранять электрическую энергию в электростатическом поле.

• Конденсатор состоит из двух проводников, разделенных изолятором.

• Схематическое обозначение постоянного конденсатора следующее:

• Схематическое обозначение переменного конденсатора следующее:

• Единицей измерения емкости является фарада (Ф).

• Поскольку фарада — это большая единица, обычно используются микрофарады (мкФ) и пикофарады (пФ).

• Емкость обозначается буквой С.

• На емкость влияют следующие факторы:

а . Площадь обкладок конденсатора.

б . Расстояние между обкладками.

в. Тип диэлектрического материала

г . Температура.

• Конденсаторы бывают следующих типов: электролитические, бумажные, пластиковые и керамические.

• Емкость последовательно соединенных конденсаторов вычисляется по следующей формуле:

1/ С T= 1/ С 1+ 1/ С 2+ 1/ С 3+… + 1/ С n

• Емкость параллельно соединенных конденсаторов вычисляется по следующей формуле:

С T= С 1+ С 2+ С 3+… + С n

• Постоянная времени цепи RC определяется формулой:

t= RC.

Для полного заряда или разряда конденсатора требуется время, примерно в пять раз больше постоянной времени цепи.

Глава 11. САМОПРОВЕРКА

1. Где в конденсаторе сохраняется заряд?

2. Четыре конденсатора с емкостями 1,5 мкФ, 0,05 мкФ, 2000 пФ и 25 пФ соединены последовательно. Чему равна полная емкость цепи?

3. Четыре конденсатора с емкостями 1,5 мкФ, 0,05 мкФ, 2000 пФ и 25 пФ соединены параллельно. Чему равна полная емкость цепи?

Электрик может специализироваться в изготовлении аппаратуры, в ее эксплуатации или и в том, и в другом.

Электрики собирают, устанавливают и эксплуатируют различное оборудование: нагревательное, осветительное, энергоснабжающее, кондиционирующее и холодильное.

Работа электрика является активной и напряженной.

Электрик рискует получить поражение электрическим током, упасть или порезаться об острые предметы. Электрик должен уметь пользоваться защитным оборудованием и одеждой для того, чтобы избежать травм, и неукоснительно соблюдать правила техники безопасности.

Большая часть электриков подготавливается на основе учебных программ, которые позволяют им получать квалификацию по эксплуатации и по изготовлению различного оборудования.

К 2000 году ожидается увеличение потребности в электриках. По мере роста населения и экономики возрастет потребность в электриках для эксплуатации электрических систем, используемых в промышленности и дома.

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:

• Описать получение напряжения переменного тока с помощью генератора переменного тока.

• Дать определения цикла, герца, синусоиды, периода и частоты .

• Описать части генератора переменного тока.

• Дать определения пикового значения, полного размаха колебания и эффективного или среднеквадратичного значения.

• Объяснить соотношение между временем и частотой.

• Описать три основных вида несинусоидальных сигналов.

• Знать, что несинусоидальный сигнал имеет основную частоты и гармоники.

Переменный ток широко используется в настоящее время. В отличие от постоянного тока, который течет только в одном направлении, переменный ток периодически изменяет свое направление. Переменный ток сначала течет в одном направлении, а потом меняет направление и течет в противоположном.

Переменный ток легче генерировать и передавать на большие расстояния. Генераторы переменного тока проще и более экономичны в работе. Напряжение переменного тока может быть увеличено или уменьшено с помощью трансформатора с очень малой потерей мощности. Кроме того, переменный ток легко преобразуется в постоянный.

Переменный ток можно использовать для передачи информации из одного пункта в другой по линиям передачи, а также преобразовать в электромагнитные волны и передавать и принимать с помощью антенных систем.

В этой главе описываются способы производства и важные электрические характеристики переменного тока.

Генератор переменного тока преобразует механическую энергию в электрическую. Генератор переменного тока вырабатывает переменное напряжение, используя принципы электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция — это процесс индуцирования напряжения в проводнике, движущемся в магнитном поле.

Как описано в главе 9 , правило левой руки для генераторов может быть использовано для определения направления тока в проводнике, который перемещается в магнитном поле: когда большой палец указывает направление движения проводника, а указательный (расположенный под прямым углом к большому) указывает направление магнитных силовых линий от севера к югу, то средний палец (расположенный под прямым углом к двум другим) укажет направление тока в проводнике. Максимальное напряжение индуцируется, когда проводник движется перпендикулярно силовым линиям. Если же проводник перемещается параллельно силовым линиям, напряжение не индуцируется.

На рис. 12-1 показана рамка, вращающаяся в магнитном поле.

Рис. 12-1. Генератор переменного тока, индуцирующий выходное напряжение.

В положении А рамка (т. е. ее горизонтальные проводники) перемещается параллельно силовым линиям, и напряжение при этом не индуцируется. Повернувшись в положение Б , рамка при движении пересекает максимальное число магнитных силовых линий и, следовательно, индуцируется максимальное напряжение. При перемещении рамки в положение В количество пересекаемых силовых линий уменьшается, и индуцированное напряжение уменьшается также. Поворот рамки из положения А в положение В представляет собой поворот на 180 градусов. Перемещение рамки в положение Г приводит к возникновению тока противоположного направления. Как и в предыдущем случае, максимальное напряжение индуцируется, когда плоскость рамки находится под прямым углом к силовым линиям. При возвращении рамки в исходное положение Д индуцируемое напряжение падает до нуля.