|
ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА 1. Незатухающие колебания Реальный колебательный контур оказывает определенное сопротивление электрическому току. Поэтому часть переданной энергии контура непрерывно превращается во внутреннюю энергию проводов, рассеивается в окружающем пространстве. Чем больше сопротивление контура, тем быстрее затухают колебания. Если сопротивление контура очень большой, колебания вообще могут и не возникнуть - конденсатор разрядится, а перезарядки не произойдет. Чтобы колебания не затухали, необходимо пополнять энергию контура, заряжая конденсатор от источника постоянного тока. Но если источник будет все время подключен к конденсатору, то конденсатор только будет обмениваться энергией с источником. Чтобы этого не происходило, контур может быть подключен к источнику только в те моменты, когда обкладка конденсатора, подключена к положительному полюсу источника тока, заряжена положительно. Во время колебаний знак заряда на обкладках периодически меняется, значит, ключ должен замыкать и размыкать круг с частотой, равной частоте электромагнитных колебаний контура, то есть несколько миллионов в секунду. Запирать с такой частотой механический ключ нельзя, поэтому в радиотехнике используют транзистор. 2. Автоколебательные системы Очевидно, что для заполнения уменьшение энергии в колебательной системе необходимо иметь источник, с помощью которого пополнялась бы ее энергия. При этом важно выполнить два условия: 1) энергия, поступающая от источника в колебательную систему за период, должно точно равняться энергии, что за это время необратимо преобразуется в другие виды энергии; 2) энергия должна поступать в колебательную систему в такт, т.е. согласованно по фазе со свободными колебаниями, которые происходят в системе. Ø Системы, в которых генерируются незатухающие колебания за счет поступления энергии от источника внутри системы, называются автоколивальними. Ø Незатухающие колебания, существующие в системе без воздействия на нее внешних периодических сил, называются автоколебаниями. Любая автоколивальна система состоит из четырех элементов: 1) источники энергии, за счет которого поддерживаются незатухающие колебания в генераторе на транзисторе это источник постоянного напряжения); 2) клапана - устройства, регулирующего поступление энергии от источника в колебательную систему (в генераторе роль клапана играет транзистор); 3) колебательной системы, то есть той части автоколивальної системы, в которой непосредственно происходят колебания в генераторе на транзисторе это колебательный контур); 4) устройства, что обеспечивает обратную связь, с помощью которого колебательная система управляет клапаном (в генераторе на транзисторе это индуктивная связь катушки контура с катушкой в цепи эмиттер-база).
3. Генератор на транзисторе Рассмотрим одну из самых распространенных автоколебательных систем - генератор на транзисторе. Источником энергии является источник тока, а колебательной системой - колебательный контур. Устройство, регулирующее поступление энергии от источника в колебательную систему, в генераторе есть транзистор. А кто же управляет работой самого транзистора? Откуда транзистор «может знать», когда нужно замыкать или размыкать круг? Лучший вариант, если работой транзистора будут управлять колебания в контуре, тогда энергия от источника тока будет поступать в контур, когда это нужно. Иначе говоря, необходимо обеспечить обратную связь в системе. Такой обратную связь можно сделать, например, индуктивным: если между эмиттером и базой транзистора включить катушку L3B, на которую будет действовать магнитное поле катушки контура, то напряжение между эмиттером и базой будет меняться в такт с колебаниями в контуре. Поэтому транзистор «откроет» круг в течение определенной части периода колебаний. Существует много типов электрических автоколебательных систем. Без них нельзя даже представить системы связи, радиолокация, компьютеры и др.
На рисунке: 1 - источники постоянного тока; 2 - транзистор; 3 - колебательный контур; 4 - катушка, что обеспечивает обратную связь
ВОПРОС К УЧАЩИМСЯ В ХОДЕ ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА Первый уровень 1. Опишите свойства p-n-перехода в полупроводниках. 2. Какую роль в генераторе незатухаючих электромагнитных колебаний играет транзистор? 3. Приведите примеры автоколебательных систем. Второй уровень 1. Как устроен транзистор? 2. В чем заключается отличие автоколебаний от вынужденных колебаний и от свободных?
ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА 1). Качественные вопросы 1. От чего зависит частота колебаний, возникающих в генераторе на транзисторе? амплитуда этих колебаний? 2. Чему равна частота электромагнитных колебаний, происходящих в генераторе? 2). Учимся решать задачи Емкость конденсатора колебательного контура 0,01 мкФ. Конденсатор зарядили до напряжения 40 В и соединили с катушкой индуктивности. В контуре возникли затухающие колебания. Какое количество теплоты выделилось за время полного затухания колебаний? ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ • Системы, в которых генерируются незатухающие колебания за счет поступления энергии от источника внутри системы, называются автоколивальними. • Незатухающие колебания, существующие в системе без воздействия на нее внешних периодических сил, называются автоколебаниями. • Любая автоколивальна система состоит из четырех элементов: 1) источника энергии; 2) клапана; 3) колебательной системы; 4) устройства, что обеспечивает обратную связь. Домашнее задание Подр-1: § 33; подр-2: § 16 (п. 3).
|
|
