A Dipôle RC Superprof elemzése
2009. szeptember 8. ∙ 9 perc olvasási idő
I/A kondenzátor
A) Meghatározás és szimbólum
A kondenzátor két kölcsönösen befolyásoló fémes vezetőből (az armatúrákból) áll, amelyeket szigetelő (a dielektromos) választ el egymástól. A szimbólum: .
Meg kell jegyezni, hogy a kondenzátort tartalmazó soros áramkör nyitott áramkör. Ezért nem teszi lehetővé az állandó áram áthaladását. A kondenzátor csak változó áramban vagy tranziens üzemmódban használható.
B) A kondenzátor feltöltése és kisütése: Vevőkészülék
Ha egy kondenzátort, amely általában egy ohmos dipólushoz kapcsolódik, feszültségnek vetik alá, akkor az elágazást, amelyben található, i intenzitású átmeneti áram járja át. Az áram pozitív irányát választjuk, és egy nyíllal jelezzük az áramkörön.
Ha az áram valóban a kiválasztott pozitív irányban folyik, akkor annak intenzitását pozitívan számoljuk. Ha az áram ellentétes irányban folyik, akkor annak intenzitását negatívan számoljuk. Az intenzitás algebrai mennyiség.
A szemközti diagram esetében, amikor a kapcsoló 1. helyzetben van, az áram a kiválasztott (és bemutatott) pozitív irányban folyik, és az A armatúra pozitívan töltődik fel (az A armatúra q> 0 elektromos töltése nő és a terhelés a B erősítés értéke -q és az abszolút érték növekedése). Amikor a kapcsoló a 2. helyzetben van, az áram negatív irányban folyik, a kondenzátor lemerül (az A armatúra q terhelése csökken).
A vevő konvenciója: Az áramkör A-ból B-be van irányítva, q az A armatúra terhelése és az uC feszültséget jelző nyíl a kondenzátor kapcsainál ellentétes az áram orientációjával.
C) A q töltés és az áram intenzitásának kapcsolata
Megjegyzés: Ez a kapcsolat érvényes, függetlenül attól, hogy az áram a kiválasztott pozitív irányban vagy a másik irányban folyik-e.
D) A kondenzátor kapacitása
A tapasztalatok azt mutatják (lásd a gyakorlati munkát), hogy az uC feszültségnek kitett kondenzátor az uC-vel arányos q töltést vesz fel, így:
Megjegyzés: a farad olyan egység, amely nagyon nagy kapacitást képvisel, ritkán fordul elő elektronikában vagy laboratóriumban. Általában alszorzókat használunk: 1mF = 10-3F, 1µF = 10-6F, 1nF = 10-9F (nanofarad) és 1pF = 10-12F (picofarad).
II/Feszültségfokozatnak kitett RC dipólus válasza.
A) Előzetes
Azt mondjuk, hogy a dipólus feszültséglépésnek van kitéve, ha a kapcsaira adott elektromos feszültség hirtelen (rendkívül rövid idő alatt) 0-tól állandó E feszültségig terjed. Vagy fordítva, ha a kapcsaira alkalmazott elektromos feszültség hirtelen elmúlik. E érték a 0 állandó értékre. Az alkalmazott feszültség azután ellentétes módon ábrázolható.
A feszültséglépésnek kitett RC dipólus válasza ennek a dipólusnak az elektromos viselkedése. Ezt a viselkedést jellemezhetjük a dipólus kapcsainak feszültségváltozásával, a dipólus áramának intenzitásának változásával vagy a kondenzátor által az idő múlásával felvett töltés változásával.
- Az ohmos dipólus vagy a kondenzátor kapcsainál a feszültség alakulása könnyen láthatóvá tehető memória oszcilloszkóp vagy interfésszel ellátott számítógép segítségével (lásd TP)
- A jelenlegi intenzitás alakulása a számítógép segítségével vizualizálható. Elég az uR feszültség vizualizálása az ohmos dipólus kapcsainál, majd Ohm törvényének (uR = Ri) figyelembevételével kérje meg a számítógépet, hogy ábrázolja az i = uR/R görbét.
- A kondenzátor töltésének alakulását a számítógép segítségével kapjuk meg, megkérve a görbe megrajzolására: q = C uC.
B) Kísérleti vizsgálat (TP)
A gyakorlati munka mélyreható tanulmányozása elengedhetetlen. Itt csak a főbb elért eredményeket fogjuk felidézni.
C) Elméleti tanulmány
Ebben a részben az a cél, hogy megmutassuk, van egy olyan elmélet, amely az áramkörök elektromos tulajdonságain alapul, amely lehetővé teszi a kísérleti eredmények megtalálását, és amely később lehetővé teszi az RC dipólus viselkedésének előrejelzését, ha ismerje annak jellemző paramétereit R és C.
1. Az uC feszültség által igazolt differenciálegyenletek.
Tekintsük először a kondenzátor töltési fázisát. Az áram pozitív irányban folyik (vevő konvenció).