Nr ćwiczenia: 8	Samoindukcja cewki			Ocena z teorii:
Nr zespołu: 4	Marcin Pizur			Ocena z zaliczenia ćwiczenia:
Data: 29.03.2006	Wydział	Rok	Grupa	Uwagi:
		EAIiE	1b		5

Drgania elektryczne - periodyczne zmiany natężenia i napięcia prądu w obwodzie elektrycznym, którym towarzyszą drgania natężenia pola elektrycznego i magnetycznego w przestrzeni otaczającej obwód. Częstość zmian natężenia prądu w obwodzie w przypadku drgań elektrycznych wymuszonych w stanie ustalonym równa jest częstości przyłożonego źródła napięcia, amplituda zaś tego prądu wynosi :

E₀ - amplituda siły elektromotorycznej

R - opór omowy obwodu

C - pojemność

L - indukcyjność obwodu

ω - częstość kołowa obwodu

Drgania elektryczne zachodzą również w bardziej złożonych obwodach elektrycznych stosowanych np.: w radiotechnice, w liniach energetycznych, w rezonatorach objętościowych itp. Drgania elektryczne, których amplituda maleje w czasie, noszą nazwę drgań elektrycznych tłumionych. Przy tłumieniu następuje przemiana energii drgań elektrycznych w inne energie. W przypadku drgań elektrycznych wielkiej częstotliwości (szczególnie w drganiach obwodów otwartych - antenach ) tłumienie występuje wskutek wypromieniowania energii.

Drgania elektryczne tłumione - drgania w których amplituda nie jest stała lecz maleje w czasie wskutek rozpraszania się energii układu drgającego. W układach drgających elektrycznych straty energii są związane z rezystancją przewodników oraz polaryzacją w dielektrykach i ferromagnetykach, a energia jest wypromieniowywana w postaci fal elektromagnetycznych. Równanie drgań tłumionych układu o jednym stopniu swobody ma postać :

Gdzie :

β - współczynnik tłumienia

ω₀­ - częstość kołowa drgań harmonicznych swobodnych

t - czas

W układzie drgającym o rezystancji R i indukcyjności L, β=R/2L . Dla β<ω₀ układ wykonuje drgania tłumione opisane funkcją :

Gdzie :

- częstość kołowa drgań tłumionych

• amplituda drgań tłumionych malejąca wykładniczo w czasie

Dekrement logarytmiczny tłumienia δ - jest to stosunek dwóch kolejnych wychyleń następujących po sobie w odstępach okresu T:

Czas τ, po upływa którego amplituda drgań tłumionych zmniejsza się e - krotnie ( e - podstawa logarytmu naturalnego ), nazywa się czasem relaksacji

Dobroć Q - wielkość bezwymiarowa charakteryzująca własności rezonansowe układu drgającego. W przypadku rezonansu elektrycznego szeregowego ( rezonansu napięć ) dobroć obwodu wskazuje, ile razy amplituda napięcia na pojemności jest przy rezonansie większa od napięcia zewnętrznego źródła siły elektromotorycznej. W przypadku rezonansu równoległego (rezonans prądów) dobroć obwodu wskazuje, ile razy amplituda natężenia w obwodzie równoległym jest przy rezonansie większa od amplitudy natężenia prądu zewnętrznego źródła prądu. Z energetycznego punktu widzenia dobroć obwodu jest proporcjonalna do stosunku całkowitej energii elektromagnetycznej W_L zmagazynowanej w obwodzie, do energii W_T , traconej w ciągu jednego okresu drgań T na ciepło Joule'a.

Gdzie :

- maksymalna energia pola magnetycznego obwodu

I_m - amplituda natężeń prądu płynącego w obwodzie

L - współczynnik samoindukcji obwodu

R - opór omowy obwodu

Prawa Kirchofa :

Algebraiczna suma wszystkich natężeń prądów schodzących się w węźle jest równa zero

W dowolnym zamkniętym obwodzie ( dowolnie wybranym z rozgałęzionej sieci przewodników ) algebraiczna suma iloczynów natężeń prądów I_k i oporów R_k odpowiednich odcinków obwodu jest równa algebraicznej sumie sił elektromotorycznych ε_k ( ogniw, akumulatorów, prądnic, baterii ) istniejących w tym obwodzie :

Prawo Ohma - prawo stwierdzające, że natężenie prądu elektrycznego I płynącego przez przewodnik (np. metal, elektrolit ) jest wprost proporcjonalne do napięcia U panującego na jego końcach jeśli jest tylko utrzymywana stała temperatura przewodnika:

Prawo Ohma dla gęstości prądu- gęstość prądu przewodnictwa jest proporcjonalna do natężenia E pola elektrycznego w przewodniku i ma taki sam kierunek, tj.

Gdzie:

γ - współczynnik proporcjonalności nazywany przewodnością właściwą (przewodnictwem właściwym)

p=1/γ - oporność elektryczna właściwa (opór właściwy) ośrodka

Rezystancja krytyczna - jest to rezystancja, przy której dla napięcia granicznego otrzymuje się moc znamionową. Rezystory o rezystancji znamionowej większej niż krytyczna wolno obciążać mocą tym mniejszą, im większa jest ich rezystancja znamionowa.

Budowa i zasada działania oscyloskopu

Oscyloskop jest przyrządem, w którym strumień elektronów wykorzystuje się do obserwacji i pomiarów przebiegów zmiennych w czasie oraz funkcyjnych zależności par wielkości fizycznych. Główną część przyrządu stanowi lampa oscyloskopowa. W szklanym naczyniu odpompowanym z powietrza znajdują się trzy zasadnicze części lampy: działo elektronowe, płytki odchylające oraz ekran. Zadaniem działa elektronowego jest wytworzenie skolimowanej wiązki elektronów. Ich źródło stanowi rozżarzona katoda. Otaczający katodę metalowy cylinder z otworkiem, tzn. cylinder Wenhelta, spełnia rolę siatki. Zmieniając jego potencjał reguluje się natężenie wiązki, a więc jasność obrazu na ekranie. Między katodą, cylindrem i anodami przykładane jest wysokie napięcie rzędu kilkunastu kV. Zwróćmy uwagę, że ostatnia anoda (podobnie jak i ekran) znajduje się na potencjale ziemi, czyli przyśpieszenie wiązki ma miejsce tylko w przestrzeni między katodą a anodą. Cały zespół elektrod nosi obrazową nazwę działa elektronowego. Po opuszczeniu działa wiązka elektronów bez przyłożenia pól odchylających poruszałaby się ruchem jednostajnym.

Do sterowania ruchem wiązki w większości lamp oscyloskopowych używa się pól elektrycznych, wytwarzanych przez dwa kondensatory płaskie zwane płytkami odchylającymi(odchylanie, za pomocą pól magnetycznych, wytwarzanych przez odpowiednie cewki stosuje się w oscyloskopach wolnych przebiegów i prawie wszystkich lampach kineskopowych). Część lampy za płytkami odchylającymi ma kształt stożka, którego podstawę stanowi ekran pokryty substancją fluoryzującą lub fosforyzującą pod wpływem padającej wiązki elektronów.

Przy badaniu przebiegów periodycznych, do płytek x podłącza się generator podstawy czasu dający drgające napięcie piłokształtne. Cechuje je liniowy wzrost w pierwszej części okresu, a następnie raptowny spadek, po czym proces się powtarza. Badane napięcie przykłada się do płytek y. Warunkiem uzyskania na ekranie stojącego obrazu jest by częstotliwość obserwowanego przebiegu była całkowitą wielokrotnością podstawy czasu.

Gdy chcemy badać zależność wzajemną dwóch różnych wielkości, przykładamy je do odpowiednich płytek odchylających. Na przykład, aby otrzymać pętlę histerezy magnetycznej do płytek x przykładamy napięcie proporcjonalne do prądu magnesującego, do płytek y - napięcie proporcjonalne do namagnesowania.

Schemat oscyloskopu

Napięcie piłokształtne

---