חוסר יכולת להסביר: תפקידם של ההתנגדות, אינדוקטיבציה, ו Capacitance

אימפולס הוא מושג בסיסי בהנדסה חשמלית ופיסיקה המתאר כמה מעגל מתנגד לזרימת זרם של שינוי נוכחי (AC) בהנדסה חשמלית, אימפולס הוא ההתנגדות לשינוי הנוכחי המוצג על ידי ההשפעה המשולבת של התנגדות ותגובה במעגל.בניגוד להתנגדות פשוטה במעגלים DC, אימפולס מניעה מרחיב את מושג ההתנגדות לשינוי מעגלים נוכחיים (AC) ויש לו גם שלב אלקטרוני, בניגוד לכל אחד מהם, בניגוד להשפעה הבסיסית של מערכות למידה מורכבות.

מה זה חוסר עכבות?

אימפולס, המוזנח על ידי הסמל Z, נמדד באומים ( ⁇ ), אותה יחידה המשמשת להתנגדות.עם זאת, אימפולס הוא הרבה יותר מאשר התנגדות פשוטה.האימפולס של מעגל מיוצגת כמספר מורכב. ייצוג מורכב זה מאפשר מהנדסים לקחת בחשבון הן את גודל ההתנגדות לזרימה הנוכחית ואת השלב בין מתח וזרם במעגלי AC.

אנו מביעים אימפולס ככמות מורכבת המכילה מידע בגודל ובשלב.התמכה מורכבת משני מרכיבים: התנגדות R ותגובה X. רכיב ההתנגדות מייצג את האנרגיה מתפזרת כחום, בעוד המרכיב התגובה מייצג אנרגיה מאוחסן באופן זמני בשדות חשמליים או מגנטיים.

מספר ייצוג

אותות AC (והרבה תופעות גל חטא אחרות) מאופיין בגודל ובשלב שהם, בהתאמה, מאוד דומה למודולוס וטיעונים של מספרים מורכבים.הדמיות המתמטית הזו הופכת למספרים מורכבים את הכלי האידיאלי לניתוח מעגלים AC. בצורת מלבנית, אימפולס הוא ביטוי Z=R + JX, שבו R הוא החלק האמיתי (התנגדות X), הוא החלק הדמיוני (react) ו- jact (הוא מייצג את יחידת הדמיון).

אי-ציות יכול להיות מיוצג מספר מורכב, עם אותן יחידות כהתנגדות, שעבורן יחידת SI היא הואם ( ⁇ ) הסמל שלה הוא בדרך כלל Z, והוא עשוי להיות מיוצג על ידי כתיבת גודלו ושלב בצורת הקוטב; Z. ⁇ . הטופס הקוטב הוא שימושי במיוחד כאשר מכפילה או חלוקת מכשולים, בעוד הצורה מלבנית מפשטת תוספות ופעולות תת-קרקעיות.

התפתחות היסטורית

המונח אימפולסים הוטבע על ידי אוליבר האוויסייד ביולי 1886.הפיתוח של תיאוריית ההפחדה ייצג פריצת דרך משמעותית בהנדסה חשמלית.ארתור Kennelly פרסם מאמר בעל השפעה על אימפולס ב-1893. Kennelly עקב ייצוג גרפי של אימפולס (הצגת התנגדות, תגובה, ומניעה כאורך של הצדדים של משולש בעל ערך) שפותח על ידי ג'ון Arose בשנת 1889, המכונה גישה חזותית, המכונה כיום, עדיין כלי ויזואליזציה, המכונה כלי ויזואליזציה, עדיין ויזואלית.

הבנה של התנגדות (R)

ההתנגדות היא המרכיב הפשוט ביותר של חוסר עכבות.זה מייצג את ההתנגדות לזרם הנוכחי שקיים בכל המוליכים בשל המאפיינים הפיזיים שלהם.התנגדות הופכת אנרגיה חשמלית לחום, והוא נוכח גם במעגלי DC ו-AC.

נכסים של התנגדות

התנגדות נקבעת על ידי מספר גורמים כולל התנגדות החומר, אורך, שטח חוצה-שטח, וטמפרטורה. ההתנגדות של מנצח ניתן לחשב באמצעות הנוסחה R= ⁇ L / A, שבו ⁇ הוא ההתנגדות של החומר, L הוא האורך, ו- A הוא אזור חצו-מחלקה.

רסטורים אינם משנים את הערך שלהם עם תדירות ולכן אין תגובה (wirewounds לא כלול), ולכן ההתנגדות שלהם שווה ישירות לאימפולס שלהם, (R= Z) כתוצאה מכך התנגדות אין זווית, כך למתח שמסביבם וזרם דרכם יהיה תמיד "בדגשה" מערכת יחסים זו בתוך מעגל התנגדות גרידא, ולהגיע לערכים המרביתם ובאופן זמני זה תמיד יהיה "בעט".

חוק הו

חוק הואם הוא מערכת היחסים הבסיסית השולטת בהתנגדות במעגלים חשמליים.זה אומר כי הזרם (אני) זורם דרך מנצח הוא פרופורציה ישירות למתח (V) מעברו ובאופן הפוך ביחס להתנגדות (R). ניתן לבטא את הקשר הזה בשלוש צורות שוות ערך:

• I=V/R (המתח המקביל מחולק על ידי התנגדות)
• V = I × R (התמיכה שווה את ההתנגדות הנוכחית)
• R=V/I (התנגדות שווה למתח מחולק על ידי הזרם)

במסגרת אמנה זו, V ואני ערכים מורכבים ו- Z הוא בדרך כלל כמות מורכבת, כך שהיחסים V=ZI יש אותה צורה כמו חוק הוהם.הרחבה זו של חוק הואם לעגלים AC באמצעות אימפולס במקום התנגדות היא אחד הכלים החזקים ביותר בניתוח מעגלי.

דיסיפוציה של Power Dissipation in Resistors

Resistors dissipate אנרגיה חשמלית כמו חום.הכוח מתפזר בהתנגדות יכול להיות מחושב באמצעות P = I2R או P = V2 / R. במעגלים AC, כוח המסופק לסדרת RLC AC מעגל AC הוא dissiped על ידי ההתנגדות לבד. inductor ו capacitor יש קלט אנרגיה ופלט אבל לא dissipate זה החוצה של המעגל הזה עושה רק כוח למעשה.

Inductance (L) ותגובה אינדוקטיבית

אינדוקטיב הוא רכושו של מנצח המתנגד לשינויים בזרם הנוכחי.כאשר הזרם זורם דרך מנצח, הוא יוצר שדה מגנטי סביבו.כל שינוי בהווה זה גורם לשינוי בתחום המגנטי, אשר בתורו גורם למתח המנוגד לשינוי בתופעה הנוכחית.

כיצד לומדים לעבוד

אינדוקטורים מאחסנים אנרגיה בשדות מגנטיים.כאשר זרם AC זורם דרך אינדוקטור, הזרם המשתנה כל הזמן יוצר שדה מגנטי משתנה כל הזמן.שדה משתנה מעורר חזרה-EMF (כוח קטר) המתנגד לשינוי הנוכחי.הגיבוי הוא המקור של ההתנגדות לזרימה הנוכחית.

תגובה אינדוקטיבית פורמולה

תגובה אינדוקטיבית (XIRLT:0)LFIRLT:1) היא ההתנגדות לזרם זרם נוכחי AC הנגרמת על ידי אינדוקציה.זה עולה לינארי עם תדירות והוא מחושב באמצעות הנוסחה:

• XIRFLT:0 (LigmFLT:1)

איפה:

• XIRFLT:0 (LigitalFLT:1)
• תדירות (Hz)
• L= אינדוקציה (H)
• ⁇ = angularתדירות (rad /s) = 2 ⁇ f

נוסחה זו מראה כי תגובה אינדוקטיבית היא פרופורציה ישירה לתדירות ולחינוך. at DC (f=0), תגובה אינדוקטיבית היא אפס, ולכן אינדוקטורים פועלים כעיגולים קצרים ל- DC. בתדרים גבוהים מאוד, תגובה אינדוקטיבית הופכת לגדולה מאוד, מה שהופך את inducors לפעול כמו מעגלים פתוחים.

מערכת יחסים שלב ב Inductors

עבור אינדוקטור מושלם, ירידה מתח תמיד מובילה נוכחית על ידי 90 מעלות, ולכן זווית שלב האימפולסיבי של אינדוקטור נאמר להיות +90 מעלות.זה אומר כי המתח מעבר ל inductor מגיע הערך שיא שלו 90 מעלות (או מחזור רבע אחד) לפני שהשלב הנוכחי מגיע לשיאו. שלב זה הוא מאפיין בסיסי של מעגלים אינדוקטיביים ויש לו השלכות חשובות עבור כוח והתנהגויות.

Capacitance (C) ו- Capacitive Reactance

Capacitance היא היכולת של רכיב לאחסן אנרגיה חשמלית בתחום חשמלי. Capacitors מורכב משתי צלחות התנהגות נפרדות על ידי חומר ממריץ הנקרא dielectric. כאשר מתח מוחל על פני קיבול, המטען מצטבר על הלוחות, יצירת שדה חשמלי שמאחסן אנרגיה.

כיצד Capacitors עובד

Capacitors מתנגדים לשינויים במתח. במעגל AC, כמו מתח חלופי, capacitor האשמות ברציפות ופריאות. זה טעינה וניתוק זרמים נוכחיים למרות שאף זרם לא עובר למעשה דרך החומר הדיאלקטרי בין הלוחות.היכולת של קיבול לעבור זרם AC בזמן חסימת DC הופכת את הציפוי העיקריים מסנן, הפיכה, ויישומים תזמון.

תגובה מהירה

תגובה קיבולית (XIRLT:0)CIRLT:1) היא ההתנגדות לזרם הנוכחי AC הנגרמת על ידי קיבולת.בניגוד תגובה אינדוקטיבית, תגובה קיבולית יורדת ככל העולה על תדירות.

• XentiFLT:0 (CirFLT:1) = 1 / (2 ⁇ fC) = 1 / ( ⁇ C)

איפה:

• XIRFLT:0 ⁇ 1=תגובה קמצית ( ⁇ )
• תדירות (Hz)
• C= Capacitance (F)
• ⁇ = angular Freency (rad/s)

מערכת יחסים הפוכה עם תדירות פירושה כי capacitors לחסום אותות נמוך קידוד ולהעביר אותות גבוה קידוד. at DC (f = 0), תגובה קיבולית היא אינסופית, כך capaciacitors לפעול כמו מעגלים פתוחים ל DC. בתדרים גבוהים מאוד, תגובה קיבולית מתקרב אפס, מה שהופך את capacitors לפעול כמו מעגלים קצרים.

מערכת יחסים שלב ב Capacitors

עבור קיבול מושלם, ירידה מתח תמיד לבלוט הנוכחי על ידי 90 מעלות, ולכן זווית של שלב האימפולסיבי של קיבולטור נאמר להיות -90 מעלות.זה מנוגד להתנהגות של inductors. in a capacitor, הנוכחי מגיע הערך המקסימלי שלו 90 מעלות לפני המתח עושה.שלב זה הוא למה קפקאים משמשים לעתים קרובות לתקן את גורם הכוח במערכות עם עומסים.

חישוב מוחלט

במעגלים המכילים התנגדות, אינדוקטיבציות, וכניעה, יש לקחת בחשבון את כל שלושת המרכיבים.עם זאת, כי התגובה היא 90 מעלות מתוך שלב עם התנגדות, הם לא יכולים פשוט להוסיף באופן סלקטיבי.

ההרחבה RLCS

במעגל RLC סדרה, אותו זרם זורם דרך כל הרכיבים.האימפולס הכולל מחושב באמצעות הנוסחה:

• ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

נוסחה זו משתמשת במשפט Pythagorean כי התנגדות ותגובה נטו הם perpendicular אחד במטוס המורכב.זה מראה כי ההשפעה של תגובה קיבולית על מעגל AC היא ההפך לזה של תגובה אינדוקטיבית.התגובה אינדוקטיבית ו capacitive מרחוק מ אחד את השני כי הם 180 מעלות של שלב.

משולש האי-מסוג

המעגלים מנוגדים וערכי תגובתיים אינם יכולים להוסיף יחד כדי למצוא את האימפולס הכולל (Z), כי שני הערכים שונים זה מזה ב-90 מעלות, כלומר הם בסמיכות אחד לשני, ולכן אנו יכולים למיין את הערכים על גרף דו-ממדי עם x-axis להיות ציר ההתנגדות או "אמיתי", ואת y-axis להיות תגובתי או "דמיון" הוא אחד של משולש זה.

משולש האי-אפשרות מספק ייצוג חזותי שבו:

• הצד האופקי מייצג התנגדות (R)
• הצד האנכי מייצג תגובה נטו (XIRLT:0LIRLT:1)
• ההיפווטות מייצגת את הדחף הכולל (Z)
• זווית זו מייצגת את זווית השלב בין מתח ונוכח

שלב זווית

זווית שלב ( ⁇ או ⁇ ) מתארת את ההבדל בשלב בין המתח לזרם במעגל AC.זה יכול להיות מחושב באמצעות:

• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

זווית זווית זווית זווית זווית זווית של שלב חיובי מעידה כי המעגל הוא אינדוקטיבי (המתח מוביל הנוכחי), בעוד זווית שלב שלילית מצביעה על מעגל קיבוליבי (הגיל ההפוך הנוכחי) כאשר זווית שלב הוא אפס, המעגל הוא רק התנגדות, ומתח וזרם הם בשלב.

מעגלים מקבילים

הדחף הכולל של רשתות פשוטות רבות של רכיבים יכול להיות מחושב באמצעות הכללים עבור שילוב של מוטציות בסדרה ומקבילה.כללים זהים לאלה של שילוב התנגדות, למעט כי המספרים בכלל הם מספרים מורכבים.

• 1/ZigtureFLT:0 (הראשונה) ,ZFLT:2 (ב) ,2 (ב) ,2 ⁇ ;2 ⁇ ;2 ;2 ).

כאשר עובדים עם אימפולסים מורכבים במקביל, לעתים קרובות קל יותר לעבוד עם אישור (Y= 1/Z), שהוא הדדיות של חוסר עכבות.

Resonance in RLC Circuits

אחת התופעות החשובות ביותר במעגלי AC היא חזרה, המתרחשת כאשר מגיבים אינדוקטיביים ומציקים שווים בגודל אך הפוכה בשלב, מה שגורם להם לבטל אחד את השני.

סדרה Resonance

(ב) כאשר ה', ה', ה', ה',' (ב[[המאה ה-20]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1966]], [[1924]]]], [[1966]]]]]], [[1966]], [[1966]], [[1924]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1966]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924

ניתן לחשב את תדירות ההחזרה באמצעות:

• ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

תדירות resonant מוגדר כתדירות שבה האימפולס של המעגל הוא מינימלי. Equivalently, זה יכול להיות מוגדר כתדירות שבה הדחף הוא אמיתי בלבד (כלומר, התנגדות גרידא) זה קורה כי המכשולים של אינדוקטור ו capacitor בתדר resonant שווים אך ההפך של סימן וביטול.

התנהגות ב Resonance

בהחזרת הדחף של מעגל הסדרה הוא הערך המינימלי שלו שווה רק להתנגדות, R של המעגל.העיגול מחלחל בהתחדשות נקרא "האימפולס הדינמי" של המעגל.מצב מינימלי זה הוא כי הנוכחי מגיע הערך המקסימלי שלו בהתחדשות במעגל RLC.

בתדירות ההתחדשות שלה, הדחף הכולל של מעגל סדרה RLC הוא במינימום שלה. זה גם אומר כי הנוכחי יהיה שיא על התדירות המחודשת כמו גם אינדוקטור וגם capacitor מופיעים כעיגול קצר.האנרגיה oscillates בין השדה המגנטי של המלומד לשדה החשמלי של הקפיטור, עם התנגדות dissipsipsipating אנרגיה כמו חום.

המונחים: resonance

מעגלי RLC מקבילים מתנהגים אחרת בהתחדשות.עיגולים שבהם L ו- C הם במקביל ולא סדרה למעשה יש אימפולס מקסימלי ולא אימפולס מינימלי. מסיבה זו הם מתוארים לעתים קרובות כאנטי-רמטורים; זה עדיין רגיל, עם זאת, לשם תדירות שבו זה מתרחש כמו תדירות resoning. at reson Reson, המעגל מציג מקסימום למקורות, והוא מצמצם את התדירות הנוכחית.

איכות (Q)

חדות הפסגה מתוארת על ידי כמות ללא ממד הידוע כגורם האיכות Q של המעגל.על ידי הגדרה, Q= ⁇ 0 / ⁇ , שבו ⁇ 0 הוא התדר הזוויתי ההתחדשות. A גבוה Q מציין שיא חד, צר החזרה, בעוד Q נמוך מציין תגובה רחבה, פחות סלקטיבית.

יישומים של Resonance

מעגלים RLC יש יישומים רבים כמו מעגלים אווסצילטור. רדיו מקלטים וטלוויזיות להשתמש בהם עבור כוונון לבחור טווח תדר צר גלי רדיו מתפתלים.בתפקיד זה, המעגל נקרא לעתים קרובות מעגל מתואם. מעגלי Resonant הם יסוד לתקשורת אלחוטית, המאפשר מקלטים לבחור אותות הרצויים תוך דחיית תדרים לא רצויים.

מעגלים חוזרים משמשים בדרך כלל לעבור או לדחות טווחי תדר נבחרים.זה נעשה על ידי התאמת הערך של אחד המרכיבים ולכן "לכוונו" את המעגל לתדירות מסוימת של resonant.לדוגמה, ברדיוס, המקלט מכוון לתחנה הרצויה על ידי התאמת תדירות resonant של המעגל שלה כדי להתאים את תדירות התחנה.

עקבו אחרי

התאמת אימפולס הוא מושג קריטי בהנדסה חשמלית הכולל תכנון מעגלים כדי להתאים את העברת החשמל או למזער השתקפות של אותות בין שלבים שונים.

העברת חשמל מקסימלית

בהנדסה חשמלית, התאמה למניעה היא הנוהג של תכנון או התאמת הפלט או אימפולס הפלט של מכשיר חשמלי לערך הרצוי.לעתים קרובות, הערך הרצוי הוא נבחר למקסם את העברת החשמל או למזער השתקפות של אות. משפט העברת הכוח המקסימלי קובע כי כוח מקסימלי מועבר לעומס כאשר העומס שווה את הסגידה המורכבת של מקור.

באלקטרוניקה, כוח מקסימלי מועבר כאשר המקור מעכב את העומס.אי שביעות רצון תואם כרוך עיצוב של מעגל להיות מוכנס בין המקור לטעון עבור העברת כוח מקסימלית.זה חשוב במיוחד במערכות RF, ציוד אודיו, ויישומים שידור כוח.

המונחים: line Matching

לדוגמה, אי-ציות התאמה בדרך כלל משמש לשיפור העברת כוח מ משדר רדיו באמצעות קו השידור המקשר לאנטנה.אות על קו שידור יועבר ללא השתקפות אם קו השידור יסתיים עם מכשול תואם.

שיטות הסתגלות

כדי להתאים את המכשולים החשמליים, מהנדסים משתמשים בשילובים של ההופכים, המתנגדים, המחנכים, הכנפיים וקווי השידור.אלה פסיביים (ופעילים) מכשירים מתאימים ליישומים שונים וכוללים מרפסות, מכווננים אנטנה (לעיתים נקראים ATUs או רול-קוטים, בגלל המראה שלהם), קרניים אקוסטיות, התאמה לרשתות, ומונחים.

שיטות התאמה נפוצות כוללות:

• (ב) ⁇ :0) ⁇ (החלים): לפעמים משתמשים ב-[[המאה ה-1]] כדי להתאים את המכשולים של מעגלים.אדם הופך ממיר את הזרם במתח אחד לאותו גלפורציה במתח אחר.הצד עם המתח התחתון נמצא באימפולס נמוך (כי יש לכך את המספר התחתון של התפנית), והצד עם המתח הגבוה יותר הוא גבוה יותר (כפי שהופך אותו למעוך יותר).
• (FLT:0)L-Celeve: 1FLT:1 רשת פשוטה של חשמל, אשר מחייבת קיבול אחד ואחד אינדוקטור.אחד X1 או X2 חייב להיות אינדוקטור והשני חייב להיות קיבולטור. תגובה אחת היא במקביל למקור (או לטעון), והשני הוא בסדרה עם העומס (או מקור).
• (ב) ,0) ,Quarter-wave Transformers: ⁇ F1) , קטעי קו ההעברה של אורכו מסוים יכולים להפוך את האימפולסים
• (ב) ,0) ,Stub תואם: 1FLT 1 קצר או פתוח קו גמגמות קו שידור יכול לבטל רכיבים תגובתיים

עקבו אחרי Wave Ratio (SWR)

כאשר מכשולים הם לא מתאימים במערכות קו שידור, גלים עומדים לפתח.יחס הגל עומד (SWR) מחלחל את התואר של חוסר התאמה. עבור משחק מושלם, SWR = 1.A SWR של 2 פירושו כי כוח משתקף הוא 10%. לכן, 90% מהכוח יגיע לעומס.

תוצאות תדירות -Dependent Effects

אימפולס הוא תלות בתדר טבועה בשל הרכיבים תגובתיים במעגלים.הבנת כיצד שינויים בתדירות הוא חיוני לתכנון מעגלים הפועלים על פני טווח תדרים.

תגובה מהירה

שינויים בתדירות.התנגדות היא בלתי תלויה בתדירות, אבל אינדוקטור הופך את הזרם הנוכחי קשה יותר ככל שתדירות עולה, בעוד ש- capacitor הופך את הזרם הנוכחי לקל יותר בתדרים גבוהים יותר.התנהגות זו תלויה בתדר הוא הבסיס לסננים, אשר עובר באופן סלקטיבי או לחסום טווחי תדר מסוימים.

בתדרים נמוכים:

• תגובה אינדוקטיבית (XIRLT:0)LFIRLT:1 ; 2 ⁇ fL) היא קטנה, כך שמחנכים פועלים כמעט כמו מעגלים קצרים.
• תגובה קיבולית (XIRLT:0)CIRLT:1 ; 1 / 2 ⁇ fC) גדול, כך קפקאטורים לפעול כמעט כמו מעגלים פתוחים

בתדרים גבוהים:

• תגובה אינדוקטיבית הופכת לגדולה, כך שמחנכים פועלים כמעט כמו מעגלים פתוחים
• תגובה קפוצטית הופכת לקטן, כך שכנפיים פועלים כמעט כמו מעגלים קצרים.

אפקט עור

ב 60 הרץ בחוש נחושת, עומק העור הוא בערך 8.5 מ"מ בתדרים גבוהים, עומק העור הופך קטן בהרבה.אפקט העור הוא תופעה שבה שינוי זרם נוטה לזרום ליד פני השטח של המוליכים בתדרים גבוהים, ולא אחיד לאורך כל המחזור.

עומק העור תלוי בתדירות של זרם משתנה; ככל שתדירות עולה, הזרם הנוכחי הופך מרוכז יותר ליד פני השטח, וכתוצאה מכך פחות עומק עור.אפקט העור מפחית את החלקה האפקטיבי של המנצח ובכך מגביר את ההתנגדות היעילה שלו.זה ההתנגדות מוגברת בתדרים גבוהים חייב להיחשב כאשר עיצוב מעגלים RF, קווי שידור ומערכות כוח קידוד גבוה.

אפקט עור יש השלכות מעשיות בניתוח ועיצוב של מעגלים רדיו- ⁇ ומיקרוגל, קווי שידור (או גל מודרך), ואנטנות.זה גם חשוב בתדרים הראשי (50-60 הרץ) במערכות שידור חשמל AC ומערכות הפצה.מהנדסים משתמשים בטכניקות שונות כדי להפחית את אפקט העור, כולל שימוש במוליכים חלולים, חוטי ליץ (מבוגר בשרירים מבודדים), או בשפע על מוליכים נחושת.

יישום מעשי של אימפולס

הבנה של אימפולס היא חיונית עבור יישומים מעשיים רבים על פני הנדסת חשמל ואלקטרוניקה.התפיסה משפיעה על כל דבר מהפצת כוח לתקשורת דיגיטלית מהירה.

עיצוב ציוד אודיו

במערכות אודיו, ציות התאמה בין מגבר ורמקולים הוא חיוני עבור איכות הקול אופטימלית העברת כוח.המוטציה התואמים מבטיח את הכוח המקסימלי יכול להעביר ממקור אודיו ל אוזניות.עבור מכשירים ניידים, אוזניות דלת אימפולסים נועדו לעבוד עם איכות סאונד נאותה. רמקולים טיפוסיים הם 4, 8, או 16ms, ומגברים נועדו לעבוד עם עומסים אופטימליים עם עומסים ספציפיים.

רדיו Frequency Circuits

הדחף הנפוץ ביותר עבור מערכות RF הוא 50 ⁇ .75 ⁇ הוא גם נפוץ, בעיקר עבור יישומים כגון Cable TV ורדיו או אנטנות טלוויזיה. אלה חומרים סטנדרטיים לפשט עיצוב מערכת ולאפשר רכיבים מיצרנים שונים לעבוד יחד. RF מוטציות התאמה הוא קריטי עבור צמצום השתקפות אותות ומקסימום העברת כוח במערכות תקשורת אלחוטיות.

התאמתו של Z היא חלק חיוני של רוב עיצוב המעגל RF.האימפולסים חייבים להיות מתאימים להעביר את כמות עוצמת האות המקסימלית בין שלבים.וממגברים כוח (PAs), התאמה למניעה היא קריטית כדי לקבל את הכוח המקסימלי לעומס הסופי ולשמור על ליניאריות הרש"פ.

מערכות אספקה

בתמסורת כוח וחלוקת, אי-ציות משפיע על רגולציה מתח, גורם כוח, ויציבות המערכת. Utilities חייב לנהל בזהירות את האימפולס של קווי שידור, ממירים, ועומסים כדי להבטיח תיקון יעיל של כוח. Power factor, אשר כרוך הוספת capacitors כדי להתחיל עומסים אינדוקטיביים, היא צורה של ניהול אימפולסיבי המקטין פסולת אנרגיה ומשפר את יכולת המערכת.

עיבוד אותות ופילטרים

מסננים משתמשים בטבע התלוי בתדר של חוסר יכולת להעביר או לחסום אותות.סוגים מסנן משותף כוללים:

• (FLT:0) פילטרים:FLT:1 לעבור תדרים נמוכים, לחסום תדרים גבוהים (שימוש בתלמידים בסדרה או כפרים במקביל)
• (FLT:0) מסננים מגובה גבוה:FLT:1hil Pass תדרים גבוהים, לחסום תדרים נמוכים (שימוש ב- capacitors בסדרה או במחנכים במקביל)
• (FLT:0)Band-pass filters: FLT:1 Pass a brief Freency טווח (באמצעות מעגלי RLC resonant RLC)
• (ב) ,0) פילטרים: FLT:1 חסום טווח תדר מסוים (באמצעות מעגלים מקבילים resonant).

מסננים אלה חיוניים ביישומים החל אודיו שווה מקלט רדיו להפחתה של אספקת חשמל.

מעגלים דיגיטליים מהירים

In modern high-speed digital systems, impedance control is critical for signal integrity. PCB traces act as transmission lines at high frequencies, and their characteristic impedance must be carefully controlled. Signal integrity is crucial for high-speed digital circuits and RF applications. Signals can get attenuated and distorted because of the skin effect. Signal loss, reflections, and jitter can occur, affecting PCB performance. Controlled impedance design ensures that signals propagate cleanly without reflections or distortion.

יישומים ביו-רפואיים

ניתוח מעכב ביואלקטרי (BIA) משתמש באימפולס של רקמות הגוף כדי להעריך את הרכב הגוף, מצב היממה, ובריאות התאית. ביואלקטרית היא מדד של אי-הההשמדה של הגוף. אי-ציות מורכב מהתנגדות חשמלית ותגובה.שלב שלב (PA) הוא הערך הטקטי של היחס של תגובה לעומת התנגדות חשמלית שונה.

המונחים:

המדידה של חוסר הדחף דורשת מדידה של גודל המתח וההווה, ואת ההבדל בשלב ביניהם. מכשירים וטכניקות שונים משמשים למדידת אימפולסים על פני טווחי תדר שונים ויישומים.

אנליסטים

מכשירים המשמשים למדידת הדחף החשמלי נקראים מנתחי אימפולסים מודרניים (מנתחי דחפים מודרניים) יכולים למדוד את הדחף על פני טווחי תדר רחב, ממילימטרץ ועד ג'יגהארץ, עם דיוק גבוה. הם בדרך כלל להציג את הגודל והשלב, או את הרכיבים האמיתיים והדמיוניים, ומאפשרים התאמה מלאה של הדחף.

שיטות גשר

אי-ציות נמדדת לעתים קרובות על ידי שיטות "גשר", בדומה לגשר החיטה הנוכחי הישיר; אימפולס התייחסות מצופה מותאם לאזן את ההשפעה של הדחף של המכשיר תחת מבחן.מעגל הגשר מספקים דיוק גבוה והם שימושיים במיוחד למדידת ערכי הרכיב במעבדה.

רשת Vector Network Analyzers

עבור יישומי RF ומיקרוגל, מנתחי רשת וקטור (VNAs) מודדים את העיכוב על ידי ניתוח אותות משתקפים ומועברים. VNAs יכולים לאפיין דחפים מורכבים, למדוד S-parameters, ולהציג תוצאות על תרשימים סמית, אשר הם מזימות קיקט מיוחדות המשמשות לניתוח מוטציות והתאמה של עיצוב רשת.

מושגים מתקדמים

ייצוג Phasor

phasor מיוצג על ידי מספר מורכב קבוע, בדרך כלל באה לידי ביטוי בצורת אקספוננציאלית, המייצג את האמפולציה המורכבת (magnitude and Phase) של פונקציה סינוסאידית של זמן. Phasors משמשים על ידי מהנדסי חשמל כדי לפשט חישובים מעורבים סינוסאידים (כגון במעגלים AC), שבו הם לעתים קרובות יכולים להפחית בעיה שונה אלרגי אחד ניתוח Phassual.

שם הסרטון: Norton Equivalents

בדיוק כפי שאימפולסיבית מרחיבה את חוק הואם כדי לכסות מעגלים AC, תוצאות אחרות מניתוח מעגלי DC, כגון חלוקת מתח, חלוקה נוכחית, המשפט של ת'ובן והמשפט של נורטון, ניתן גם להרחיב למעגלים AC על ידי החלפת התנגדות עם אימפולס.זה פסיקות מעגליות שוות ערך מאפשרות רשתות מורכבות להיות פשטות למקור יחיד ואימפולסיבי, מה שהופך ניתוח הרבה יותר קל.

אימפולסים

קווי Transmission יש מכשול אופייני (Z0) תלוי בגיאומטריה ובחומרים שלהם, לא על אורך שלהם.המנעה האופיינית הזו היא היחס של מתח לזרם הגל השוטף לאורך הקו.ערכים המשותפים כוללים 50 ⁇ עבור מערכות RF, 75 ⁇ עבור וידאו וטלוויזיות כבל, ו -100-120 ⁇ עבור כבלי נתונים מעוותים.

שיקולים עיצוביים ועיסוקים טובים

בעת תכנון מעגלים הכוללים אימפולס, כמה שיקולים חשובים יכולים לעזור להבטיח ביצועים אופטימליים.

בחירה מתאימה

מרכיבים אמיתיים שונים ממודלים אידיאליים. Capacitors יש התנגדות סדרתית שווה (ESR) ו אינדוקטיבי (ESL), בעוד שתלמידים יש התנגדות רוח ו capaciacitance parasitic. בתדרים גבוהים, מאפיינים לא אידיאליים אלה הופכים משמעותיים ויש לקחת בחשבון בתכנון.גלי נתונים Component בדרך כלל מספקים תנודות מול עקומות תדרים כדי לעזור לתאים חלקים.

המונחים: PCBout

עבור מעגלים גבוהים ספאם, פריסה PCB משפיעה באופן משמעותי על חוסר יכולת. רוחב, ספאק ושכבת ערימה יש לשלוט בקפידה כדי להשיג את האימפולסים האופייניים הרצויים.קרקע מטוסים, באמצעות מיקום, ומרכיב מיקום כל השפעה אימפולסיביות ואמינות האותות.תוכנות עיצוב PCB מודרני כולל מחשבוני מחשבון ופתרון שדה כדי לעזור למעצבים להשיג עקבות מאולתרים.

סימבול ומודל

כלי סימולציה מעגליים מאפשרים למעצבים לנתח התנהגות בלתי מאולתלתלתת לפני בניית חומרה. סימולטורים מבוססי SPICE יכולים לבצע ניתוח AC כדי להראות עכבות מול תדירות, בעוד שפתרי שדה אלקטרומגנטיים יכולים לעצב מבנים מורכבים 3D. כלים אלה מסייעים לזהות בעיות פוטנציאליות מוקדם בתהליך העיצוב, לחסוך זמן ולהפחית את הזיהומים יקרים.

תפיסות שגויות נפוצות על כשלון

כמה תפיסות שגויות נפוצות על אי-ציות יכולות להוביל לשגיאות עיצוב או בלבול:

• (FLT:0) ,Impedance אינו רק התנגדות AC: ⁇ FLT:1, בעוד אימפולס כולל התנגדות, הוא כולל גם תגובה, המייצגת אחסון אנרגיה ולא פירוק.השלב בין מתח לזרם הוא חשוב בדיוק כמו הגודל.
• (ב) אימפולס גבוה יותר אינו תמיד מתכוון יותר התנגדות: FLT:1 במעגלים חוזרים מקבילים, אימפולס מקסימלי מתרחש בהתחדשות, אבל זה מייצג מצב מסוים תלוי בתדר, לא עלייה כללית בהתנגדות.
• (FLT:0) התאמה לחשמל אינה תמיד משמעות למניעים שווים: ⁇ 1 למקסימום העברת כוח עם רכיבים תגובתיים, התאמה (שם דחיית העומס היא הסגידה המורכבת של הדחף המקור) נדרשת, לא שוויון פשוט.
• (FLT:0) ,Impedance הוא תלות בתדר: ⁇ 1 (לא התנגדות טהורה), שינויים בתדירות עקב רכיבים תגובתיים.האימפולס של מעגל ב 60 הרץ עשוי להיות שונה לחלוטין מהאימפולס שלו ב 1 MHz.

מגמות עתידיות ובקשות מתפתחות

ככל שהטכנולוגיה מתקדמת, שיקולים של עכבות הופכים חשובים יותר ויותר ביישומים חדשים.5G אלחוטיים פועלים בתדרי גלי מיקרומטר שבו בקרת מוטציות היא קריטית.כלי רכב חשמליים דורשים ניהול תנופה זהה במערכות חשמל וסוללה.מערכות מחשוב קוונטיות חייבות לשמור על תנופה מדויקת התאמת בטמפרטורות בוכותגניות.

האינטרנט של דברים (IoT) מציג אתגרים ייחודיים של אי-נוחות, הדורשים העברת חשמל אלחוטית יעילה ותקשורת במכשירים קומפקטיים, בעלי כוח נמוך. חומרים מתקדמים כמו גרפן וננו-ביו-פחמן מציגים מאפיינים ייחודיים של אי-נוחות, אשר עשויים לאפשר סוגים חדשים של חיישנים ומכשירים אלקטרוניים.

מסקנה

אימפולס הוא מושג בסיסי המרחיב את ההבנה שלנו של מעגלים חשמליים מהתנגדות פשוטה DC להתנהגות המורכבת של מערכות AC. על ידי שילוב התנגדות, תגובה אינדוקטיבית, ותגובה קיבולית לתוך כמות מורכבת אחת, חוסר יכולת מספק מסגרת חזקה לניתוח ועיצוב מערכות חשמל ואלקטרוניקה.

הבנת כיצד ההתנגדות מתפוררת אנרגיה, כיצד אינדוקציה מתנגדת לשינויים בהווה, וכיצד קיבול מתנגד לשינויים במתח מאפשר למהנדסים לחזות ולבקר התנהגות מעגלים בכל התדרים.הטבע התלוי בתדר מאפשר מסננים, מעגלים חוזרים, ומניעה של רשתות אשר חיוניות לטכנולוגיה המודרנית.

מרשת החשמל ועד רדיו חכמים, ממערכות אודיו למכשירים רפואיים, אימפולס ממלא תפקיד מכריע כיצד מערכות חשמל מתפקדות.מאסטרing מושגים של מוטציות - כולל ייצוג מספר מורכב, ניתוח phasor, התחדשות, והתאמה אימפולס - חיוני עבור כל מי שעובד בהנדסה חשמלית, אלקטרוניקה או שדות קשורים.

בין אם אתה תאוריה של למידה של סטודנטים, מהנדס בעיצוב הדור הבא של מכשירים אלקטרוניים, או טכנאי מתקשה לפתור מערכות קיימות, הבנה מוצקה של אימפולסים ורכיביו ישמש כבסיס יקר ערך עבור העבודה שלך.העקרונות שנדונו במאמר זה חלים על אינספור יישומים וימשיכו להיות רלוונטיים ככל שהטכנולוגיה תמשיך להתפתח.

משאבים נוספים

עבור אלה המעוניינים ללמוד יותר על ניתוח מתח ו- AC, כמה משאבים מצוינים זמינים באינטרנט:

• (ב) ,0) כל אודות מעגלים - תורת ACFLT:1 מספק הדרכות מקיפים על מעגלים AC ומניעים
• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (FLT:0Wikipedia - חשמל ImpedanceFLT:1) מציג סקירה טכנית יסודית עם ההקשר ההיסטורי
• (ב) ,0) מכשירים אנלוגים - שיבוש התאמה ל-FLT:1 , נדון בטכניקות מניעה מעשיות
• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

משאבים אלה מספקים עומק נוסף בנושאים ספציפיים ויכולים לעזור לחזק את המושגים המכוסים במאמר זה.ניסויים ב-ידיים עם מעגלים אמיתיים, בשילוב עם כלי סימולציה, ישפרו עוד יותר את ההבנה של האופן שבו הדחף משפיע על מערכות בעולם האמיתי.