Анализ на Dipôle RC Superprof
8 септември 2009 г., 9 минути време за четене
I/кондензатор
А) Определение и символ
Кондензаторът е съставен от два взаимно влияещи метални проводника (арматурите), разделени от изолатор (диелектрикът). Символът е: .
Трябва да се отбележи, че последователна верига, съдържаща кондензатор, е отворена верига. Следователно не позволява да премине постоянен ток. Кондензатор може да се използва само в променлив ток или в преходен режим.
Б) Зареждане и разреждане на кондензатора: Конвенция за приемника
Когато кондензатор, обикновено свързан с омичен дипол, е подложен на напрежение, разклонението, в което се намира, се преминава от преходен ток с интензивност i. Избираме положителна посока на тока и го обозначаваме със стрелка на веригата.
Ако токът действително протича в избраната положителна посока, неговата интензивност се отчита положително. Ако токът протича в обратна посока, неговата интензивност се отчита отрицателно. Интензитетът е алгебрична величина.
В случай на диаграмата отсреща, когато превключвателят е в позиция 1, токът протича в избраната положителна посока (и е показана) и котвата A се зарежда положително (електрическият заряд q> 0 на котвата A се увеличава и натоварването на армировката B е -q и нараства в абсолютна стойност). Когато превключвателят е в позиция 2, токът протича в отрицателна посока, кондензаторът се разрежда (натоварването q на котва A намалява).
Конвенцията на приемника: Веригата е ориентирана от A до B, q е натоварването на котвата A, а стрелката, представляваща напрежението uC на клемите на кондензатора, е противоположна на ориентацията на тока.
В) Връзка между заряда q и интензивността на тока
Забележка: Тази връзка е валидна независимо дали токът протича в избраната положителна посока или в другата посока.
Г) Капацитет на кондензатора
Опитът показва (виж практическата работа), че кондензаторът, подложен на напрежение uC, приема заряд q, пропорционален на uC, така че:
Забележка: фарадът е единица, представляваща много голям капацитет, рядко срещана в електрониката или в лабораторията. Често използваме подмножители: 1mF = 10-3F, 1µF = 10-6F, 1nF = 10-9F (нанофарад) и 1pF = 10-12F (пикофарад).
II/Отговор на RC дипол, подложен на напрежение.
А) Предварително
Ние казваме, че дипол се подлага на напрежение, ако електрическото напрежение, приложено към неговите клеми внезапно (за изключително кратко време) от 0 до постоянно напрежение E. Или обратно, ако електрическото напрежение, приложено към неговите клеми, внезапно премине. стойност E до постоянната стойност 0. След това приложеното напрежение може да бъде представено, както е показано обратно.
Отговорът на RC дипол, подложен на напрежение, е електрическото поведение на този дипол. Това поведение може да се характеризира с промяната на напрежението в този дипол, с промяната в интензивността на тока в този дипол или с промяната в заряда, поет от кондензатора във времето.
- Еволюцията на напрежението на клемите на омичния дипол или на клемите на кондензатора може лесно да се визуализира с помощта на осцилоскоп с памет или компютър, оборудван с интерфейс (виж TP)
- Еволюцията на текущия интензитет може да бъде визуализирана с помощта на компютъра. Достатъчно е да се визуализира напрежението uR на клемите на омичния дипол, след това, като се вземе предвид законът на Ом (uR = Ri), помолете компютъра да нанесе кривата i = uR/R.
- Еволюцията на кондензаторния заряд се получава с помощта на компютъра, като се иска той да начертае кривата: q = C uC.
Б) Експериментално проучване (TP)
Задълбоченото изучаване на практическата работа е от съществено значение. Тук ще припомним само основните получени резултати.
В) Теоретично изследване
В тази част целта е да се покаже, че съществува теория, основана на електрическите свойства на веригите, която дава възможност да се намерят експерименталните резултати и която ще позволи впоследствие да се предскаже поведението на RC дипол, ако познават характерните му параметри R и C.
1. Диференциални уравнения, проверени от напрежението uC.
Помислете първо за фазата на зареждане на кондензатора. Токът протича в положителна посока (конвенция на приемника).