Свойства переменного тока в цепи индуктивности и емкости

 

Выполнил:

ученик 9 класса

Волчков Иван

 

 

Руководитель:

учитель физики

высшей категории

Валов М.В.

 

  2006 г.

 

Оглавление

 

1.	Введение	Стр. 3.
2.	Свойства переменного тока	Стр. 3.
3.	Фильтры	Стр. 4.
4.	Звук	Стр. 4.
5.	Цветомузыкальное устройство на основе фильтра	Стр. 4.
6.	Заключение	Стр. 5.
7.	Список литературы	Стр. 5.
8.	Приложение 1	Стр. 6.

 

Введение

 

В технике широко используются токи различных частот. В нашей работе мы поставили перед собой цель выяснить свойства токов различных частот и возможные варианты их применения.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

·        Теоретическое изучение свойств переменного тока;

·        Экспериментальное подтверждение данных свойств;

·        Практическая реализация устройства, использующего изученные свойства переменного тока;

 

Свойства переменного тока

 

В  технике, производстве и быту широко используется электрический ток.

Он может быть постоянным и переменным.

а) Рассмотрим, как электрический ток проходит через катушку индуктивности и конденсатор. Катушка проводит электрический ток и ее сопротивление не зависит ни от числа витков, ни от сердечника, а определяется только сопротивлением проволоки. Конденсатор постоянный ток не пропускает.

б) Для изучения процесса протекания переменного тока воспользуемся генератором низкой частоты, который создает электрический ток частотой от 20 Гц до 20 000 Гц.

 

1.  Установим  =20 Гц и подключим катушку индуктивности и повысим напряжение сигнала, чтобы  I»100мА

Затем, увеличивая частоту сигнала до 20 000 Гц, будем записывать значение тока, заполняя тоблицу.

 2. Сняв показания, начертим график зависимости силы тока в цепи от частоты этого тока (см. Приложение 1).

Анализируя график зависимости силы тока в катушке от частоты этого сигнала можно сделать вывод: что с увеличением частоты тока во столько же  раз уменьшается сила тока, а значит, во столько же раз увеличивается сопротивление катушки значит R_L  прямо пропорционально , т.е. R_L 

Если заменить эту катушку другой с большим числом витков или вставить в катушку сердечник, т.е. увеличить её индуктивность L, сопротивление катушки также увеличится. 

 Значит R_L прямо пропорционально L, т.е. R_LL

 Объединяя эти 2 факта можно записать формулу для сопротивления катушки  индуктивности в цепи переменного тока  R_L L (чем больше чистота тока индуктивности катушки те больше её сопротивление)

 Аналогично изучим зависимости сопротивления конденсатора в цепи переменного тока.

 

В итоге получаем:

 

 а) Сопротивление конденсатора R_C в цепи переменного тока обратно пропорционально частоты тока и емкости конденсатора:

                                                                   

б) Чем больше частота тока и емкость конденсатора, тем меньше его сопротивления. Конденсатор очень хорошо проводит токи высокой частоты.

 

Фильтры

 

Эти свойства L и C можно применять для разделения электрических токов различной частоты. Устройства, разделяющие токи в зависимости от их частоты, называют фильтрами.

Они бывают: LC; RC; LR.

 

Рассмотрим принцип действия такой схемы:

 

В первый канал пройдут токи низкой частоты, так как там включена катушка индуктивности L. В третий канал пройдут токи высокой частоты, поскольку включен конденсатор емкости C. А во второй канал пройдут токи средних частот, так как включен конденсатор большей емкости и катушка меньшей индуктивности.

 

Вывод:

 

Мы разделили токи высокой частоты на 3 отдельных канала по частотам.

Это можно использовать в радиосвязи, радиоуправлении, сигнализации, автоматике и даже цветомузыкальных устройствах.

 

Звук

 

Звук – это механические колебания частотой от 20 до 20000 Гц. В микрофоне механические колебания превращаются в электрические такой же частоты. Затем они усиливаются и подаются на громкоговоритель.

 

Цветомузыкальное устройство на основе фильтра

 

Возьмем сигнал с громкоговорителя, и через трансформатор подадим его на фильтр. На фильтре происходит разделение сигнала на 3 канала. Каждый из каналов соединен с управляющим электродом тиристора. При этом сопротивление анода-катода тиристора уменьшается, сила тока в цепи управляемой лампы увеличивается. Лампа загорается согласно амплитуде управляющего сигнала.

Блок-схема ЦМУ

 

Принципиальная схема действующего устройства представлена в Приложении 2 (плакат).

 

Можно использовать вместо тиристоров менее мощные, но более чувствительные транзисторы. В этом случае мощность ламп должна быть уменьшена, а для питания следует применить выпрямитель. Зато мы получим более плавное изменение яркости свечения ламп.

 

Заключение

 

Рассмотренные нами принципы можно применить для создания других устройств подобного типа. Например, аналогичную схему для 1 канала можно применить при создании кодового замка.

 

Список литературы

 

·        Журналы «Физика в школе», «Юный техник»;

·        Справочники по электро-радиотехнике;

·        Книги по радиотехнике;

 

 

Приложение 1.

 

Результаты исследования зависимости силы тока от его частоты в цепи индуктивности и емкости

 

 

 назад