ELEKTRIČNI NIHAJNI KROG TEORIJA Električni nihajni krog je električno vezje, ki služi za generacijo visokofrekvenče izmenične napetosti. V osnovi je "

Podobni dokumenti
VPRAŠANJA ZA USTNI IZPIT PRI PREDMETU OSNOVE ELEKTROTEHNIKE II PREDAVATELJ PROF. DR. DEJAN KRIŽAJ Vprašanja so v osnovi sestavljena iz naslovov poglav

Microsoft Word - M

Naloge 1. Dva električna grelnika z ohmskima upornostma 60 Ω in 30 Ω vežemo vzporedno in priključimo na idealni enosmerni tokovni vir s tokom 10 A. Tr

Poskusi s kondenzatorji

VIN Lab 1

Prevodnik_v_polju_14_

Microsoft Word - M docx

Microsoft PowerPoint - OVT_4_IzolacijskiMat_v1.pptx

1. Električne lastnosti varikap diode Vsaka polprevodniška dioda ima zaporno plast, debelina katere narašča z zaporno napetostjo. Dioda se v zaporni s

Fizika2_stari_testi.DVI

Equation Chapter 1 Section 24Trifazni sistemi

Microsoft Word - Avditorne.docx

Microsoft Word - M docx

Univerza v Novi Gorici Fakulteta za aplikativno naravoslovje Fizika (I. stopnja) Mehanika 2014/2015 VAJE Gravitacija - ohranitveni zakoni

Inducirana_napetost(11)

17. Karakteristična impedanca LC sita Eden osnovnih gradnikov visokofrekvenčnih vezij so frekvenčna sita: nizko-prepustna, visoko-prepustna, pasovno-p

Osnove matematicne analize 2018/19

Poslovilno predavanje

1 Naloge iz Matematične fizike II /14 1. Enakomerno segreto kocko vržemo v hladnejšo vodo stalne temperature. Kako se spreminja s časom temperat

LABORATORIJSKE VAJE IZ FIZIKE

Microsoft Word - ELEKTROTEHNIKA2_ junij 2013_pola1 in 2

E in M polje

Microsoft Word - 2. Merski sistemi-b.doc

KREMEN

RAČUNALNIŠKA ORODJA V MATEMATIKI

Vrste

SLOVENIJA

Microsoft Word - ELEKTROTEHNIKA2_11. junij 2104

Microsoft Word - CelotniPraktikum_2011_verZaTisk.doc

STAVKI _5_

TrLin Praktikum II Lastnosti transmisijske linije Uvod Visokofrekvenčne signale in energijo večkrat vodimo po kablih imenovanih transmisijske linije.

DOMACA NALOGA - LABORATORIJSKE VAJE NALOGA 1 Dani sta kompleksni stevili z in z Kompleksno stevilo je definirano kot : z = a + b, a p

Microsoft Word - avd_vaje_ars1_1.doc

PowerPoint Presentation

4.Racionalna števila Ulomek je zapis oblike. Sestavljen je iz števila a (a ), ki ga imenujemo števec, in iz števila b (b, b 0), ki ga imenujemo imenov

resitve.dvi

ANALITIČNA GEOMETRIJA V RAVNINI

Učinkovita izvedba algoritma Goldberg-Tarjan Teja Peklaj 26. februar Definicije Definicija 1 Naj bo (G, u, s, t) omrežje, f : E(G) R, za katero v

1. K O~O~V~J Skupina: A Ce v racunskih nazogah ni pripadajocega poteka, ne dobite nobene toeke! Upoiitevani bodo samo 8teviZski rezultati v o kvireki

Matematika II (UN) 2. kolokvij (7. junij 2013) RE ITVE Naloga 1 (25 to k) ƒasovna funkcija f je denirana za t [0, 2] in podana s spodnjim grafom. f t

Univerza na Primorskem FAMNIT, MFI Vrednotenje zavarovalnih produktov Seminarska naloga Naloge so sestavni del preverjanja znanja pri predmetu Vrednot

Kotne in krožne funkcije Kotne funkcije v pravokotnem trikotniku β a c γ b α sin = a c cos = b c tan = a b cot = b a Sinus kota je razmerje kotu naspr

Ime in priimek

Dinamika, laboratorijske vaje

Uvodno predavanje

Izmenični signali – metode reševanja vezij

Matematika Diferencialne enačbe prvega reda (1) Reši diferencialne enačbe z ločljivimi spremenljivkami: (a) y = 2xy, (b) y tg x = y, (c) y = 2x(1 + y

resitve.dvi

Posebne funkcije

UNIVERZA V LJUBLJANI FAKULTETA ZA MATEMATIKO IN FIZIKO Katja Ciglar Analiza občutljivosti v Excel-u Seminarska naloga pri predmetu Optimizacija v fina

untitled

DN5(Kor).dvi

C:/Users/Matevž Èrepnjak/Dropbox/FKKT/TESTI-IZPITI-REZULTATI/ /Izpiti/FKKT-avgust-17.dvi

Naloge s kolokvijev iz fizike za študente FRI v letih 2013/14 in 2014/15 1. Nekdo vrže žogo iz izhodišča s hitrostjo 25 m/s pod kotom 60 glede na vodo

Diapozitiv 1

SESTAVA VSEBINE MATEMATIKE V 6

Microsoft Word - ge-v01-osnove

RAM stroj Nataša Naglič 4. junij RAM RAM - random access machine Bralno pisalni, eno akumulatorski računalnik. Sestavljajo ga bralni in pisalni

PREDMETNI KURIKULUM ZA RAZVOJ METEMATIČNIH KOMPETENC

Delovni zvezek / matematika za 8 izrazi POENOSTAVLJANJE IZRAZOV 3. skupina 2. Izra~unaj, koliko stane izdelava `i~nega modela, ~e meri rob

Microsoft Word - Analiza rezultatov NPZ matematika 2018.docx

Osnove statistike v fizični geografiji 2

Mladi za napredek Maribora srečanje DOLŽINA»SPIRALE«Matematika Raziskovalna naloga Februar 2015

Ime in priimek: Vpisna št: FAKULTETA ZA MATEMATIKO IN FIZIKO Oddelek za matematiko Statistika Pisni izpit 31. avgust 2018 Navodila Pazljivo preberite

Ime in priimek: Vpisna št: FAKULTETA ZA MATEMATIKO IN FIZIKO Oddelek za matematiko Statistika Pisni izpit 6. julij 2018 Navodila Pazljivo preberite be

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO Matematika 2 Pisni izpit 9. junij 2005 Ime in priimek: Vpisna št: Zaporedna številka izpita: Navodila Pazljivo preberite bese

dr. Andreja Šarlah Teorijska fizika II (FMF, Pedagoška fizika, 2010/11) kolokviji in izpiti Vsebina Kvantna mehanika 2 1. kolokvij 2 2. kolokvij 4 1.

Matematika 2

NAVADNA (BIVARIATNA) LINEARNA REGRESIJA O regresijski analizi govorimo, kadar želimo opisati povezanost dveh numeričnih spremenljivk. Opravka imamo to

resitve.dvi

racteh

Izmenicni_signali_metode_resevanja(23)

Navodila za izdelavo diplomskega dela

Srednja šola za oblikovanje

Slide 1

Krmiljenje elektromotorj ev

DN080038_plonk plus fizika SS.indd

Funkcije in grafi

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko Mitja Smešnik Kompenzacija harmonikov v omrežju industrijskega porabnika s pomočjo aktivnega filtra M

N

Ime in priimek: Vpisna št: FAKULTETA ZA MATEMATIKO IN FIZIKO Oddelek za matematiko Verjetnost Pisni izpit 5. februar 2018 Navodila Pazljivo preberite

resitve.dvi

Statistika, Prakticna matematika, , izrocki

FGG13

Vaje pri predmetu Elektronika za študente FMT Andrej Studen June 4, marec 2013 Določi tok skozi 5 V baterijo, ko vežemo dva 1kΩ upornika a) zap

Slovenska predloga za KE

Univerza v Ljubljani

Microsoft Word - propozicije_mnogoboj.doc

Generatorji toplote

VIDEOANALIZA GIBANJ Za kratke projektne naloge lahko dijaki z domačimi digitalnimi fotoaparati posnamejo nekaj sekundne videofilme poljubnih gibanj. U

Osnove verjetnosti in statistika

2. izbirni test za MMO 2017 Ljubljana, 17. februar Naj bosta k 1 in k 2 dve krožnici s središčema O 1 in O 2, ki se sekata v dveh točkah, ter

Opisi območij rezultatov NPZ

(Microsoft PowerPoint - vorsic ET 9.2 OES matri\350ne metode 2011.ppt [Compatibility Mode])

6.1 Uvod 6 Igra Chomp Marko Repše, Chomp je nepristranska igra dveh igralcev s popolno informacijo na dvo (ali vec) dimenzionalnem prostoru

Poročilo projekta : Učinkovita raba energije Primerjava klasične sončne elektrarne z sončno elektrarno ki sledi soncu. Cilj projekta: Cilj našega proj

UM FKKT, Bolonjski visoko²olski program Kemijska tehnologija Vpisna ²tevilka Priimek, ime 3. test pri predmetu MATEMATIKA II Ra unski del

predstavitev fakultete za matematiko 2017 A

LINEARNA ELEKTRONIKA

UNIVERZA V LJUBLJANI Fakulteta za strojništvo Analiza in sinteza stabilnosti magnetne levitacije Magistrsko delo magistrskega študijskega programa II.

Transkripcija:

ELEKTRIČNI NIHAJNI KROG TEORIJA Električni nihajni krog je električno vezje, ki služi za generacijo visokofrekvenče izmenične napetosti. V osnovi je "električno" nihalo, sestavljeno iz vzporedne vezave kondenzatorja in tuljave. Značilno za električni nihajni krog je, da se energija električnega polja kondenzatorja periodično pretaka v energijo magnetnega polja tuljave in obratno. Če postavimo analogijo z mehanskim nitnim nihalom, predstavlja nabit kondenzator potencialno energijo in tuljava kinetično energijo. T O K N I H A J N E G A K R O G A Analogija med električnim nihajnim krogom in mehanskim nitnim nihalom Predpostavimo, da je nihanje nihajnega kroga harmonično in da se napetost na kondenzatorju (in tuljavi, saj sta vezana vzporedno) spreminja po kosinusu: Zaradi časovnega spreminjanja napetosti se spreminja tudi naboj na kondenzatorju:

Vstavimo električni naboj: Izrazimo tok I: Vstavimo: (glej naslednje podpoglavje!) Dobili smo funkcijo toka, katere maksimalna vrednost je: Povzemimo. Ob predpostavki, da velja: smo izpeljali in velja

S P R E M I N J A N JE N A P E T O S T I P O Č A S U Graf funkcije napetosti in toka nihajnega kroga To poglavje je namenjeno učencem, ki so že osvojili poglavje odvodov. Učenci brez znanja odvodov lahko to poglavje brez škode preskočijo - pri tem pa še vedno lahko sledijo razlagi v nadaljevanju. Želimo izpeljati: pri tem pa vemo, da: Znak je velikokrat uporabljen kot srednješolski nadomestek odvoda. pomeni razliko (npr. časovno razliko), ta razlika pa je lahko poljubno velika. Znak, tako kot, prav tako pomeni razliko, a le neskončo majhno razliko. Enačba: je pravzaprav samo srednješolski približek; prava enačba se glasi:

oziroma: iščemo odvod napetosti po času. Iz teorije odvodov pa vemo, da velja: ter zato posledično: N A P E T O S T N I H A J N E G A K R O G A Zaradi spreminjajočega se toka (2) se v tuljavi inducira napetost: Vstavimo (Izpeljava je v naslednjem podpoglavju) Vstavimo enačbo za amplitudo toka (3): Ponovno smo dobili kosinusno obliko napetosti, kakršna je tudi na kondenzatorju - enačba (1). To je razumljivo, saj je inducirana napetost na tuljavi vsak trenutek enaka napetosti na kondenzatorju (elementa sta vezana vzporedno). S P R E M I N J A N JE T O K A P O Č ASU To poglavje je namenjeno učencem, ki so že osvojili poglavje odvodov. Učenci brez znanja odvodov lahko to poglavje brez škode preskočijo - pri tem pa še vedno lahko sledijo razlagi v nadaljevanju.

Želimo izpeljati: pri čemer smo enačbo (2) za tok izpeljali že v prejšnjem poglavju: Znak je velikokrat uporabljen kot srednješolski nadomestek odvoda. pomeni razliko (npr. časovno razliko), ta razlika pa je lahko poljubno velika. Znak, tako kot, prav tako pomeni razliko, a le neskončo majhno razliko. Enačba: je pravzaprav samo srednješolski približek; prava enačba se glasi: oziroma: iščemo odvod napetosti po času. Iz teorije odvodov pa vemo, da velja: ter zato posledično: L A S T N A F R E K V E N C A N I H A N J A Če vzbudimo nihajni krog npr. tako, da s pomočjo zunanje napetosti nabijemo kondenzator, krog zaniha z lastno frekvenco. Da bi izračunali lastno frekvenco nihanja, izenačimo napetost na kondenzatorju (1) in napetost na tuljavi (4):

Po krajšanju dobimo: Izrazimo : Upoštevamo, da je frekvenco: in izrazimo Dobili smo izraz za frekvenco nihajnega kroga. Istočasno smo pokazali, da je nihanje res harmonično, saj v nasprotnem primeru ne bi mogli izenačiti napetosti na tuljavi in kondenzatorju. Lastna ali resonančna frekvenca nihajnega kroga je: E N E R G I J A N I H A J N E G A K R O G A Med nihanjem nihajnega kroga se energija pretvarja iz električne energije kondenzatorja v energijo magnetnega polja tuljave tako, tako, da je vsota obeh energij v vsakem trenutku konstantna. E L E K T R I Č N A E NE R G I J A K ON D E N Z A T O R J A Predpostavimo, da je prvi trenutek vsa energija v kondenzatorju, saj je takrat na njemu maksimalna napetost (glej sliko Graf funkcije napetosti in toka nihajnega kroga) Energija kondenzatorja je enaka delu, potrebnem da napolnimo kondenzator (glej tudi poglavje Kondenzator) do napetosti U. Je enaka ploščini pod grafom funkcije, ki kaže odvisnost naboja na kondenzatorju od napetosti. Vstavimo enačbo za naboj kondenzatorja (e=cu): Če je na kondenzatorju amplituda napetosti, je vsa energija v kondenzatorju.

Energija kondenzatorja M A G N E T N A E N E R G I J A T U L J A V E Če pogledamo graf funkcije napetosti in toka vidimo, da je četrt periode od začetka opazovanja napetost na kondenzatorju nič. Kondenzator tedaj nima energije, vsa energija je v energiji magnetnega polja tuljave, skozi katero teče sedaj maksimalni tok: Po Lenzovem pravilu se tuljava zaradi napetosti lastne indukcije U upira spremembam toka. Da steče skozi tuljavo naboj potrebujemo delo, ki je enako ploščini pod grafom napetosti U(e): Vstavimo Vstavimo enačbo za iducirano napetost: Krajšamo čas: Začetna vrednost toka je nič, zato je sprememba toka enaka samemu toku: Pri maksimalnem toku je celotna energija nihajnega kroga v magnetni energiji tuljave.

Energija tuljave S K U P N A E N E R G I J A Vsak trenutek je vsota električne in magnetne energije konstanten in enak maksimalni energiji električnega ali magnetnega polja: Še enkrat preverimo veljavnost enačbo za lastno frekvenco. V ta namen izenačimo maksimalni vrednosto električne in magnetne energije: Levo in desno stran množimo z 2: Za tok vstavimo enačbo (3): krajšamo in dobimo: Izrazimo krožilno frekvenco: Lastna frekvenca pa je:

Preko energije smo prišli do istega izraza za lastno frekvenco nihajnega kroga kot pri prvotnem izračunu. Ponovimo: Električna energija kondenzatorja: se v električnem nihajnem krogu harmonično preliva v magnetno energijo tuljave: Vsota obeh energij je vsak trenutek konstantna in enaka maksimalni energiji tuljave ali kondenzatorja. Energija niha z dvojno frekvenco napetosti. NALOGE Rudolf Kladnik: Svet elektronov in atomov, str 151, naloge 1 in 4. E L E K T R I Č N I N I H A J N I K R OG V A J A 1 Nihajni krog ima kondenzator s kapaciteto 10 pf. Kolikšna mora biti induktivnost tuljave, da je njegova lastna frekvenca 1,2 MHz? Podatki: Rešitev:

Lastna frekvenca nihajnega kroga je: Enačbo kvadriramo: Množimo z imenovalcem na desni strani: Izrazimo L: Vstavimo podatke in izračunamo: Rezultat: Induktivnost je 1,8 mh. E L E K T R I Č N I N I H A J N I K R O G V A J A 2 Nihajni krog sestavljata tuljava z induktivnostjo 2,5 mh in kondenzator s kapaciteto 20 pf. Kolikšen je nihajni čas izmeničnega toka, ki nastaja v tem krogu? Podatki: Rešitev: Nihajni čas je recipročen frekvenci:

Vstavimo enačbo za lastno frekvenco: Vstavimo podatke in izračunamo: Rezultat: Nihajni čas je E L E K T R I Č N I N I H A J N I K R O G V A J A 3 Nihajni krog z lastno frekvenco 1.8 MHz potopimo v izolatorsko olje z dielektričnostjo 6.7. Kolikšna je nova lastna frekvenca kroga? Podatki: Rešitev: Ko potopimo nihajni krog v dielektrično olje, se za faktor poveča kapaciteta kondenzatorja: Začetna in končna kapaciteta sta: Če delimo enačbi. dobimo razmerje obeh kapacitet:

Začetna lastna frekvenca električnega nihajnega kroga je: končna pa: Razmerje obeh frekvenc je: Enačbo (1) vstavim v enačbo (2) in dobim: Izrazimo : Vstavim podatke in izračunam: Rezultat: Nova frekvenca nihanja je 0.7 MHz E L E K T R I Č N I N I H A J N I K RO G V A J A 4 Če vlijemo v tuljavo nihajnega kroga diamagnetno tekočino, se lastna frekvenca poveča za 0,02%. Kolikšna je permeabilnost dolite tekočine? Podatki:

Rešitev: Če vlijemo v tuljavo nihajnega kroga diamagnetno tekočino, se za faktor Začetna in končna induktivnost sta: spremeni induktivnost: Če delimo enačbi, dobimo razmerje obeh induktivnosti: Začetna lastna frekvenca električnega nihajnega kroga je: končna pa: Razmerje obeh frekvenc dobimo, če med samo delimo obe enačbi: Enačbo (1) vstavimo v enačbo (2) in dobimo: Levo in desno stran enačbe kvadriramo: Izrazimo permeabilnost z razmerjem med končno in začetno frekvenco: Rezultat:

Permeabilnost tekočine je 0,9996.