С.Г. Калашников - Электричество (1115533), страница 102
Текст из файла (страница 102)
Источник усиливаемых колебаний при- 0 0+ ое' 0+он соединяют между эмиттером ° ° и базой, а усиленные ко- Энилнлер к еаи р лебания возникают в цепи ог о « коллектора. Показанная схема >.--~ включения триода называется схемой с общей базой. Рассмот)зим происходит внутри триода. Основная доля электрического тока внутри эмиттера представляет собой движение дырок, которые являются основными носителями заряда. Эти дырки инжектируются в область основания и в ка- Рис 354 Сран е не робо™ бичестве неосновных носителей полярного диффузионного триода р — н — р-тина (а) с трехэлект родной заряда движутся к коллектору.
Если длина диффузии дырок в области базы больше толщины базы, то значительная часть инжектированных дырок достигнет коллектора. Здесь положительные дырки захватываются полем, действующим внутри перехода (притягиваются к отрицательно заряженному коллектору), и, вступая внутрь коллектора в качестве основных носителей, изменяют ток коллектора. Таким образом, всякое изменение тока в цепи эмиттера будет вызывать изменение тока в цепи коллектора То же будет справедливо и для напряжении на эмиттере и коллекторе. Оказывается, что изменение напряжения, возникающее на нагрузочном сопротивлении г в цепи коллектора, можно сделать 484 ЭХ!ЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В КОНТАКТАХ гл.
х!х гораздо больше, нежели вызвавшее его изменение напряжения в цепи эмиттера, т.е. получить усиление иапрло!сеиил. Прикладывая между эмнттером и базой переменное напряжение, мы получим в цепи коллектора переменный ток, а на нагрузочном сопротивлении — переменное напряжение. При этом мощность переменного тока, выделяемая в нагрузочном сопротивлении, может быть сделана больше мощности, расходуемой в цепи эмиттера, т.е.
получится усиление мощиосп!и. Из сказанного видно, что действие полупроводниковых триодов напоминает действие вакуумных трехэлектродных ламп (рис. 354 б). При этом роль катода играет эмиттер, роль анода— коллектор, а в качестве сетки служит база. Изменяя напряжение между сеткой н катодом в вакуумном триоде, мы изменяем электронный поток в лампе и получаем изменение тока в цепи анода.
Ана!!Огично, изменяя напряжение между эмиттером и базой, мы меняем поток пеосповпых носителей, инжектированпых в область базы, и этим изменяем ток в цепи коллектора. Помимо рассмотренного полупроводникового триода, существуют и другие типы транзисторов, так же как и иные схемы включения.
Транзисторы обладают рядом преимуществ по сравнению с электронными лампами. Онн не имеют накаливаемого катода н поэтому потребляют меньшую мощность. Так как, кроме того, они не требуют вакуума (который может ухудшаться при работе лампы), то их надежность и срок службы больше, чем у электронных ламп. Транзисторы имеют также гораздо меньшие размеры. Поэтому полупроводниковые приборы широко применяют вместо электронных ламп во многих радиотехнических схемах и счетно-ре!вающих устройствах. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ Среди различных механических движений особо важное значение имеют колебания — движения или процессы, обладающие той или иной периодичностью во времени, Такие движения мы встречаем в небесной механике (движение планет), в различных механических машинах; они лежат в основе измерения времени (часы).
Механическими колебаниями объясняются также звуковые явления. Подобно этому, среди различных электрических явлений особое место занимают электромагнитные колебания, при которых электрические величины (заряды, токи, электрические и магнитные поля) изменяются периодически.
Электромагнитные колебания используют в различных важных технических устройствах и применяют для целей связи (телефоннал, телеграфная и радиосвязь). Технические переменные токи также являютгя электрическими колебаниями. Укажем, наконец, что световые явления представляют собой не что иное, как электромагнитные колебания. ГЛАВА ХХ СОБСТВЕННЫЕ ЭЛЕКТРИтьЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ й 207. Собственные электрические колебания Простейшей колебательной системой в механике является груз, подвешенный на пружине, движущийся без трения (рис.
355). При этом мы предполагаем, что массой пружины можно пренебречь по сравнению с массой груза и что вся упругость заключена в пружине (система с сосредоточенными массой и упругостью). Из механики известно, что груз, выведенный из положения равновесия, совершает гармонические колебания, при которых смещение из положения равновесия изменяется со временем по синусоидальному закону. Когда груз находится в крайних положениях (а и в рис. 355), кинетическая энергия груза равна нулю, но потенциальная энер- ! ! 3 ! 1 1 486 сОвственные электгические кОлеБАния Гл. хх гия пружины достигает максимума. При прохождении грузом положений равновесия (б и г, рис.
355), напротив, кинетическая энергия груза имеет наиболь1=0 1=т14 1=т!21=3т/4 шее значение, а потенциальная а б в г энергия пружины, которая в этом положении ни сжата, ни растянута, равна нулю. Поэтому при рассматриваемых механических колебаниях энергия системы периодически превращается из кинетической в потенциальную и обратно. Аналогичные процессы мы имеем при электрических колебаниях. Простейший электрический колебательный контур Рис. Збб.
Меланические колебания состоит из конденсатора и кас сосредоточенными массой и упру- тушки индуктивности, соединенных между собой (рис. 356). Мы будем считать, что емкость между витками катушки весьма мала по сравнению с емкостью конденсатора, а индуктивность конденсатора и соединительных проводников мала сравнительно с индуктивностью катушки (контур с сосредоточенными емкостью и индуктивностью или закрытый колебательпый контур).
1= 0 с = Т14 1 = Т! 2 1= ЗТ/4 Предположим, что мы, разомкнув контур, зарядили конденсатор. Между пластинами конденсатора появится электрическое поле, которое будет заключать в себе определенную энергию (рис. 356 а). Замкнем теперь конденсатор на катуппсу индуктивности. Конденсатор начнет разряжаться, и его электрическое поле будет уменьшаться. При этом в контуре возникнет элек- Рис. Збб. Электрические колебания с сосредоточенными инлуктинностью и емкостью 1 207 СОБСТВЕННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ 487 Т = 277 А77т/й, (207.1) где гп — масса груза, а й - упругость пружины. В случае электрических колебаний роль массы играет индуктивность Ь, а трический ток разряда конденсатора, отчего в катушке индуктивности появится магнитное поле. Через некоторое время, равное четверти периода колебания, конденсатор разрядится полностью и электрическое поле исчезнет совсем.
Но магнитное поле при этом достигнет максимума, а, следовательно, энергия электрического поля превратится в энергию магнитного поля (рис. 356 6). В дальнейшие моменты времени магнитное поле будет исчезать, так как нет токов, его поддерживающих. Исчезающее поле вызовет экстраток самоиндукции, который в соответствии с законом Ленца будет стремиться поддержать ток разряда конденсатора и будет направлен так же, как и этот последний.
Поэтому конденсатор будет перезаряжаться и между его пластинами появится электрическое поле противоположного направления. Через время, равное половине периода колебания, магнитное поле исчезнет совсем, а электрическое поле достигнет максимума, и энергия магнитного поля вновь превратится в энергию электрического поля (рис. 356 в). В дальнейшем конденсатор будет снова разряжаться и в контуре возникнет ток, направленный противоположно току в предыдущей стадии процесса. Через время (3/4)Т конденсатор вновь окажется разряженным., а энергия электрического поля снова превратится в энергию магнитного поля (рис.
356 г), и т.д. Через промежутки времени, равные полному периоду колебания Т, электрическое состояние контура будет таким жс, как и в начале колебаний (рис. 356 а). Если сопротивление контура равно нулю, то указанный процесс периодического превращения электрической энергии в магнитную и обратно будет продолжаться неограниченно долго, и мы получим незатпутающие электрические колебания. Механические колебания, возникающие под действием сил, развивающихся в самой колебательной системе, называют собственными колебаниями. Они возникают при всяком нарушении равновесия колебательной системы.
Подобно этому, электрические колебания, происходящие под действием процессов в самом колебательном контуре, получили название собственньы элек7прическит колебаний. Рассмотренные выше колебания являются, очевидно, собственными. Пользуясь аналогией между механическими и электрическими колебаниями, можно просто вычислить период электрических колебаний, не прибегая к точной теории.
Из механики известно, что период колебаний груза на пружине выражается формулой 488 сОБстВенные электРические колевания гл. Хх роль упругости — величина, обратная емкости, т.е. 1/С Я 96). Заменяя в (207.1) т на Б, а к на 1/С, находим Т = 2ятггХС. (207.2) Частота незатухающих электрических колебаний (число колебаний в 1 с) равна (207.2а) Т 2к 'у' ЬС' а круговая частота (число колебаний в 2п с) ы = 2яи = я71/ЬС. (207.2б) Если в 1207.2) Б выражать в генри, а С вЂ” в фарадах, то период Т будет выражен в секундах. 8 208.
Затухание колебаний Для исследования электрических колебаний может служить схема, изображенная на рис. 357. Колебательный контур состоит из конденсатора емкости С, катушки индуктивности Ь и реостата с перемен- Б ным сопротивлением г. Когда переключатель К поставлен в положение 1, конденсатор заряжается от батареи Б. При О К 2 перебрасывании переключателя в полог жение 8 колебательный контур замы- кается и в нем возникают колебания.
О Напряжение между пластинами конденсатора подается на одну из пар пластин электронного осциллографа 0 Я 188), к другой паре пластин приложено пилообразное напряжение от специальног'Кг' го генератора ГР, осуществляющее развертку во времени. Тогда электронный луч прочерчивает на экране осциллогра- з Ох'-ад-""а факривую,даю юз сим ьнапряколебаний с помощью ос- это напряжение равно У = д/С, где д-- мгновенное значение заряда конденсатора, то получаемая кривая выражает одновременно в некотором масштабе и изменение во времени заряда конденсатора. В подобных схемах удобно производить переключение конденсатора периодически много раз в секунду; для этого в качестве переключателя К можно нспользоваг ь добавочную схему с электронными лампами. При этом переключатель связывают электрически с генератором развертки ГР так, 489 ЗАТУХАИИЕ КОЛЬВАНИЙ 1 208 чтобы запуск генератора производился всякий рсз одновременно с замыканием колебательного контура.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
