Darbe akımı

Çeşitli elektronik cihazlarda, örneğin elektronik ve yarı iletken ekipmanlarda, yani amplifikatörlerde, doğrultucularda, radyolarda, jeneratörlerde, televizyonlarda ve ayrıca karbon mikrofonlarda, telgraflarda ve diğer birçok cihazda yaygın olarak kullanılan dalgalanma akımları ve voltajları… mantığı iki kez tekrarlamamak için sadece akımlardan bahsedeceğiz ama akımlarla ilgili her şey gerilimler için de geçerli.

Sabit bir yöne sahip olan ancak değerlerini değiştiren titreşimli akımlar farklı olabilir. Bazen geçerli değer, sıfır olmayan en yüksek değerden en düşük değere doğru değişir. Diğer durumlarda, akım sıfıra düşürülür. Eğer doğru akım devresi belirli bir frekansta kesilir, ardından belirli zaman aralıklarında devrede akım olmaz.

İncirde. Şekil 1, çeşitli dalga akımlarının grafiklerini gösterir. İncirde. 1, a, b'ye göre akımlarda meydana gelen değişim sinüzoidal eğri, ancak akımın yönü (işareti) değişmediği için bu akımlar sinüzoidal alternatif akımlar olarak kabul edilmemelidir. İncirde.Şekil 1, c, ayrı atımlardan, yani kısa ömürlü akım "şoklarından" oluşan, birbirinden daha uzun veya daha kısa süreli duraklamalarla ayrılmış bir akımı gösterir ve genellikle darbeli akım olarak adlandırılır. Farklı darbeli akımlar, darbelerin şekli ve süresi ile tekrarlama oranı bakımından birbirinden farklıdır.

Herhangi bir titreşimli akımı iki akımın toplamı olarak düşünmek uygundur - doğru ve alternatif, terim veya bileşen akımları olarak adlandırılır. Herhangi bir titreşimli akımın DC ve AC bileşenleri vardır. Bu birçok kişiye garip geliyor. Aslında, atımlı bir akım, her zaman bir yönde akan ve değerini değiştiren bir akımdır.

Yön değiştiren alternatif akım içerdiğini nasıl anlarsınız? Bununla birlikte, aynı telden aynı anda iki akım - doğru ve alternatif - geçerse, o telde atımlı bir akımın akacağı ortaya çıkar (Şekil 2). Bu durumda alternatif akımın genliği doğru akımın değerini geçmemelidir. Doğru ve alternatif akımlar telden ayrı ayrı akamaz. Titreşimli bir akımın tüm özelliklerine sahip genel bir elektron akışına katkıda bulunurlar.

Pirinç. 1. Çeşitli dalga akımlarının grafikleri

AC ve DC akımlarının eklenmesi grafiksel olarak gösterilebilir. İncirde. Şekil 2, 15 mA'ya eşit bir doğru akımın ve 10 mA genliğe sahip bir alternatif akımın grafiklerini göstermektedir. Bu akımların değerlerini, akımların yönlerini (işaretlerini) dikkate alarak zaman içinde ayrı ayrı noktalar için toplarsak, Şekil l'de gösterilen dalga akımı grafiğini elde ederiz. 2 kalın çizgi ile. Bu akım, 5 mA'lık bir düşükten 25 mA'lık bir yüksekliğe kadar değişir.

Dikkate alınan akımların eklenmesi, darbeli akımın doğru ve alternatif akımların toplamı olarak temsilinin geçerliliğini doğrular. Bu temsilin doğruluğu, bazı cihazların yardımıyla bu akımın bileşenlerini birbirinden ayırmanın mümkün olmasıyla da doğrulanmaktadır.

Pirinç. 2. Doğru ve alternatif akım ekleyerek titreşimli bir akım elde etme.

Herhangi bir akımın her zaman birkaç akımın toplamı olarak temsil edilebileceği vurgulanmalıdır. Örneğin, 5 A'lik bir akım, bir yönde akan 2 ve 3 A akımlarının toplamı veya farklı yönlerde akan 8 ve 3 A akımlarının toplamı, yani 8 akımları arasındaki fark olarak düşünülebilir. ve 3 A. Toplam 5 A veren iki veya daha fazla akımın başka kombinasyonlarını bulmak zor değildir.

Burada, kuvvetlerin toplanması ve ayrıştırılması ilkesiyle tam bir benzerlik vardır. Herhangi bir nesneye eşit olarak yönlendirilmiş iki kuvvet etki ederse, bunlar tek bir ortak kuvvetle değiştirilebilir. Zıt yönlerde hareket eden kuvvetler, bir birim farkla değiştirilebilir. Tersine, belirli bir kuvvet her zaman karşılık gelen eşit yönlü kuvvetlerin toplamı veya zıt yönlü kuvvetler arasındaki fark olarak düşünülebilir.

Doğrudan veya sinüzoidal alternatif akımları bileşen akımlarına ayrıştırmak gerekli değildir. Darbeli akımı doğru ve alternatif akımların toplamı ile değiştirirsek, o zaman bilinen doğru ve alternatif akım yasalarını bu bileşen akımlarına uygulayarak, birçok problemi çözmek ve darbeli akımla ilgili gerekli hesaplamaları yapmak mümkündür.

Doğru ve alternatif akımların toplamı olarak titreşimli akım kavramı gelenekseldir.Elbette doğru ve alternatif akımların tel boyunca belirli zaman aralıklarında gerçekten birbirine doğru aktığı varsayılamaz. Aslında, zıt iki elektron akışı yoktur.

Gerçekte, atımlı bir akım, değerini zamanla değiştiren tek bir akımdır. Darbeli voltajın veya titreşimli EMF'nin sabit ve değişken bileşenlerin toplamı olarak temsil edilebileceğini söylemek daha doğrudur.

Örneğin, ŞEK. Şekil 2, bir jeneratörün sabit emf'sinin başka bir jeneratörün değişken emf'sine cebirsel olarak nasıl eklendiğini gösterir. Sonuç olarak, karşılık gelen titreşimli akıma neden olan titreşimli bir EMF'ye sahibiz. Bununla birlikte, koşullu olarak, sabit bir EMF'nin devrede bir doğru akım oluşturduğu ve alternatif bir EMF'nin - toplandığında titreşimli bir akım oluşturan alternatif bir akım oluşturduğu düşünülebilir.

Her titreşimli akım, sabit ve değişken bileşenlerinin yanı sıra, Itax ve Itin'in maksimum ve minimum değerleri ile karakterize edilebilir. Sabit bileşen, I0 ile gösterilir. Alternatif bileşen bir sinüzoidal akım ise, genliği O ile gösterilir (tüm bu miktarlar Şekil 2'de gösterilmiştir).

It ve Itax ile karıştırılmamalıdır. Ayrıca, mevcut dalga Imax'ın maksimum değeri genlik olarak adlandırılmamalıdır. Genlik terimi genellikle yalnızca alternatif akımları ifade eder. Darbeli akımla ilgili olarak, yalnızca değişken bileşeninin genliği hakkında konuşabiliriz.

Titreşen akımın sabit bileşeni, ortalama değeri Iav, yani aritmetik ortalama değer olarak adlandırılabilir. Gerçekten de, Şekil 1'de gösterilen titreşimli akımın bir periyodundaki değişiklikleri göz önüne alırsak.2'de şu açıkça görülüyor: İlk yarı döngüde, akım bileşeni değiştirilerek 15 mA akıma, 0'dan 10 mA'ya değişen ve tekrar 0'a değişen bir dizi değer eklenir ve ikinci yarıda -çevrim, tam olarak aynı akım değerleri mevcut 15 mA'dan çıkarılır.

Bu nedenle, 15 mA akımı gerçekten ortalama bir değerdir. Akım, elektrik yüklerinin telin enine kesitinden aktarılması olduğundan, Iav, bir periyotta (veya tüm periyotlarda) bu titreşimli akımla aynı miktarda elektrik taşıyan doğru akımın değeridir. .

Sinüzoidal alternatif akım için periyot başına Iav değeri sıfırdır, çünkü bir yarı periyotta iletkenin enine kesitinden geçen elektrik miktarı diğer yarı periyotta ters yönde geçen elektrik miktarına eşittir. Akım i'nin t süresine bağımlılığını gösteren akım grafiklerinde, akımın taşıdığı elektrik miktarı, elektrik miktarı tarafından belirlendiğinden, akımın taşıdığı elektrik miktarı akım eğrisi ile sınırlanan şeklin alanı ile ifade edilir. olan ürün.

Sinüzoidal bir akım için, pozitif ve negatif yarım dalgaların alanları eşittir Şekil 2'de gösterilen titreşimli akımda. 2, ilk yarı periyodu boyunca AC bileşeninin taşıdığı elektrik miktarı mevcut Iav'ın taşıdığı elektrik miktarına eklenir (şekilde gölgeli alan). Ve ikinci yarı döngüde tam olarak aynı miktarda elektrik çekilir. Sonuç olarak, tüm dönem boyunca tek bir doğru akım Iav ile aynı miktarda elektrik aktarılır, yani Iav T dikdörtgeninin alanı, dalga akımı eğrisi tarafından sınırlanan alana eşittir.

Böylece, akımın sabit bileşeni veya ortalama değeri, elektrik yüklerinin telin enine kesitinden aktarılmasıyla belirlenir.

Şekil l'de gösterilen mevcut denklem 2 açıkça aşağıdaki biçimde yazılmalıdır:

Darbeli akımın gücü, bileşen akımlarının güçlerinin toplamı olarak hesaplanmalıdır. Örneğin, Şek. 2, R dirençli bir dirençten geçer, ardından gücü

burada I = 0.7Im, değişken bileşenin rms değeridir.

Dalga akımı kimliğinin rms değeri kavramını tanıtabilirsiniz. Güç, olağan şekilde hesaplanır:

Bu ifadeyi bir öncekine eşitleyip R ile indirgeyerek şunu elde ederiz:

Aynı ilişkiler gerilmeler için de elde edilebilir.