Impulzni tok

V različnih elektronskih napravah, na primer v elektronski in polprevodniški opremi, to je v ojačevalnikih, usmernikih, radijskih sprejemnikih, generatorjih, televizorjih, pa tudi v karbonskih mikrofonih, telegrafih in številnih drugih napravah, se pogosto uporabljajo valoviti tokovi in ​​​​napetosti ... Da bi da ne ponavljam dvakrat, govorili bomo samo o tokovih, a vse, kar je povezano s tokovi, velja tudi za napetosti.

Pulzirajoči tokovi, ki imajo konstantno smer, vendar spreminjajo svojo vrednost, so lahko različni. Včasih se trenutna vrednost spremeni od najvišje do najnižje vrednosti, ki ni nič. V drugih primerih se tok zmanjša na nič. če enosmerni tokokrog se prekine pri določeni frekvenci, potem nekaj časovnih intervalov v tokokrogu ni toka.

Na sl. 1 prikazuje grafe različnih valovnih tokov. Na sl. 1, a, b, se sprememba tokov zgodi glede na sinusna krivulja, vendar teh tokov ne bi smeli šteti za sinusne izmenične tokove, saj se smer (predznak) toka ne spremeni. Na sl.1, c prikazuje tok, sestavljen iz ločenih impulzov, to je kratkotrajnih "šokcev" toka, ločenih drug od drugega z daljšimi ali krajšimi premori in se pogosto imenuje impulzni tok. Različni impulzni tokovi se med seboj razlikujejo po obliki in trajanju impulzov ter po stopnji ponavljanja.

Utripajoči tok katere koli vrste je priročno obravnavati kot vsoto dveh tokov — enosmernega in izmeničnega, ki se imenujeta terminski ali komponentni tok. Vsak pulzirajoči tok ima enosmerne in izmenične komponente. To se mnogim zdi nenavadno. Pravzaprav je navsezadnje pulzirajoči tok tok, ki teče ves čas v eno smer in spreminja svojo vrednost.

Kako lahko ugotovite, da vsebuje izmenični tok, ki spreminja smer? Če pa skozi isto žico hkrati tečeta dva toka - enosmerni in izmenični - se izkaže, da bo v tej žici tekel pulzirajoči tok (slika 2). V tem primeru amplituda izmeničnega toka ne sme presegati vrednosti enosmernega toka. Enosmerni in izmenični tok ne moreta ločeno teči po žici. Dodajo k splošnemu toku elektronov, ki ima vse lastnosti pulzirajočega toka.

riž. 1. Grafi različnih valovnih tokov

Seštevanje izmeničnega in enosmernega toka je mogoče prikazati grafično. Na sl. 2 prikazuje grafe enosmernega toka, ki je enak 15 mA, in izmeničnega toka z amplitudo 10 mA. Če seštejemo vrednosti teh tokov za posamezne točke v času, ob upoštevanju smeri (znakov) tokov, dobimo graf valovnega toka, prikazan na sl. 2 s krepko črto. Ta tok se spreminja od nizke vrednosti 5 mA do visoke vrednosti 25 mA.

Obravnavani seštevek tokov potrjuje veljavnost predstavitve pulzirajočega toka kot vsote enosmernega in izmeničnega toka. Pravilnost te predstavitve potrjuje tudi dejstvo, da je s pomočjo nekaterih naprav mogoče ločiti komponente tega toka med seboj.

riž. 2. Pridobivanje pulzirajočega toka s seštevanjem enosmernega in izmeničnega toka.

Poudariti je treba, da lahko vsak tok vedno predstavimo kot vsoto več tokov. Na primer, tok 5 A lahko štejemo za vsoto tokov 2 in 3 A, ki tečejo v eno smer, ali vsoto tokov 8 in 3 A, ki tečejo v različnih smereh, to je z drugimi besedami razlika med tokovi 8 in 3 A. Ni težko najti drugih kombinacij dveh ali več tokov, ki dajejo skupno 5 A.

Tukaj je popolna podobnost z načelom dodajanja in razgradnje sil. Če na katerikoli predmet delujeta dve enako usmerjeni sili, ju lahko nadomesti ena skupna sila. Sile, ki delujejo v nasprotnih smereh, lahko nadomestimo z enotsko razliko. Nasprotno pa lahko dano silo vedno obravnavamo kot vsoto ustreznih enako usmerjenih sil ali razliko med nasprotno usmerjenimi silami.

Enosmernih ali sinusnih izmeničnih tokov ni treba razstaviti na sestavne tokove. Če pulzirajoči tok nadomestimo z vsoto enosmernega in izmeničnega toka, potem lahko z uporabo znanih zakonov enosmernega in izmeničnega toka na te komponente tokov rešimo številne probleme in naredimo potrebne izračune v zvezi z pulzirajočim tokom.

Koncept pulzirajočega toka kot vsote enosmernega in izmeničnega toka je običajen.Seveda ni mogoče domnevati, da v določenih časovnih intervalih enosmerni in izmenični tok res tečeta drug drugemu po žici. Pravzaprav ni dveh nasprotnih tokov elektronov.

V resnici je pulzirajoči tok en sam tok, ki s časom spreminja svojo vrednost. Bolj pravilno je reči, da lahko pulzirajočo napetost ali pulzirajočo EMF predstavimo kot vsoto konstantne in spremenljive komponente.

Na sl. 2 prikazuje, kako se algebraično konstantna emf enega generatorja doda spremenljivi emf drugega generatorja. Posledično imamo pulzirajoč EMF, ki povzroči ustrezen pulzirajoči tok. Pogojno pa se lahko šteje, da konstantna EMF ustvarja enosmerni tok v tokokrogu in izmenična EMF - izmenični tok, ki ob seštevanju tvori pulzirajoči tok.

Vsak pulzirajoči tok je mogoče označiti z največjimi in najmanjšimi vrednostmi Itax in Itin ter njegovimi konstantnimi in spremenljivimi komponentami. Konstantna komponenta je označena z I0. Če je izmenična komponenta sinusni tok, potem je njegova amplituda označena z It (vse te količine so prikazane na sliki 2).

Ne smemo ga zamenjati z It in Itax. Prav tako se največja vrednost tokovnega vala Imax ne sme imenovati amplituda. Izraz amplituda se običajno nanaša le na izmenične tokove. Glede pulzirajočega toka lahko govorimo le o amplitudi njegove spremenljive komponente.

Konstantno komponento pulzirajočega toka lahko imenujemo njegova povprečna vrednost Iav, to je aritmetična povprečna vrednost. Dejansko, če upoštevamo spremembe v enem obdobju pulzirajočega toka, prikazanega na sl.2 je jasno razvidno naslednje: v prvem polciklu se toku 15 mA dodajo številne vrednosti s spreminjanjem tokovne komponente, ki se spreminja od 0 do 10 mA in nazaj na 0, v drugi polovici pa -ciklu, se od trenutnih 15 mA odštejejo popolnoma enake trenutne vrednosti.

Zato je tok 15 mA res povprečna vrednost. Ker je tok prenos električnih nabojev skozi presek žice, potem je Iav vrednost takega enosmernega toka, ki v eni periodi (ali celem številu period) nosi enako količino električne energije kot ta pulzirajoči tok .

Za sinusni izmenični tok je vrednost Iav na periodo enaka nič, ker je količina elektrike, ki prehaja skozi prečni prerez prevodnika v eni polperiodi, enaka količini elektrike, ki teče v nasprotni smeri v drugi polperiodi. Na grafih tokov, ki prikazujejo odvisnost toka i od časa t, je količina električne energije, ki jo prenaša tok, izražena s površino figure, ki jo omejuje tokovna krivulja, saj je količina električne energije določena z izdelek, ki ga .

Za sinusni tok sta površini pozitivnih in negativnih pol valov enaka.V pulzirajočem toku, prikazanem na sl. 2 se v prvem polčasu količina električne energije, ki jo prenaša AC komponenta, doda količini električne energije, ki jo prenaša trenutni Iav (osenčeno območje na sliki). In med drugo polovico cikla se odvzame popolnoma enaka količina električne energije. Posledično se v celotnem obdobju prenese enaka količina električne energije kot pri enem enosmernem toku Iav, to je, da je površina pravokotnika Iav T enaka površini, ki jo omejuje krivulja valovnega toka.

Tako je konstantna komponenta ali povprečna vrednost toka določena s prenosom električnih nabojev skozi presek žice.

Trenutna enačba, prikazana na sl. 2 je očitno treba zapisati v naslednji obliki:

Moč pulzirajočega toka je treba izračunati kot vsoto moči njegovih sestavnih tokov. Na primer, če je tok, prikazan na sl. 2, prehaja skozi upor upora R, potem je njegova moč

kjer je I = 0,7Im efektivna vrednost spremenljive komponente.

Lahko uvedete koncept efektivne vrednosti valovnega toka Id. Moč se izračuna na običajen način:

Če ta izraz enačimo s prejšnjim in ga zmanjšamo z R, dobimo:

Ista razmerja lahko dobimo za napetosti.