Curentul de impuls

În diferite dispozitive electronice, de exemplu, în echipamentele electronice și semiconductoare, adică în amplificatoare, redresoare, radiouri, generatoare, televizoare, precum și în microfoane cu carbon, telegrafe și multe alte dispozitive, sunt utilizate pe scară largă curenți și tensiuni de ondulare... ca să nu repetăm ​​raționamentul de două ori, vom vorbi doar despre curenți, dar tot ceea ce este legat de curenți este valabil și pentru tensiuni.

Curenții pulsatori care au o direcție constantă, dar își schimbă valoarea pot fi diferiți. Uneori, valoarea curentă se schimbă de la cea mai mare la cea mai mică valoare diferită de zero. În alte cazuri, curentul este redus la zero. Dacă circuit de curent continuu este întreruptă la o anumită frecvență, apoi pentru anumite intervale de timp nu există curent în circuit.

În fig. 1 prezintă grafice ale diverșilor curenți de undă. În fig. 1, a, b, modificarea curenților se produce conform curba sinusoidală, dar acești curenți nu trebuie considerați curenți alternativi sinusoidali, deoarece direcția (semnul) curentului nu se modifică. În fig.1, c prezintă un curent format din impulsuri separate, adică „șocuri” de curent de scurtă durată, separate între ele prin pauze de durată mai mare sau mai mică și este adesea numit curent pulsat. Diferiții curenți pulsați diferă unul de celălalt prin forma și durata impulsurilor, precum și prin rata de repetare.

Este convenabil să se considere un curent pulsatoriu de orice fel ca suma a doi curenți - continuu și alternativ, numiți curenți de termen sau componente. Orice curent pulsatoriu are componente DC și AC. Acest lucru pare ciudat pentru mulți. De fapt, până la urmă, un curent pulsatoriu este un curent care circulă tot timpul într-o singură direcție și își schimbă valoarea.

Cum vă puteți da seama că conține curent alternativ care își schimbă direcția? Cu toate acestea, dacă doi curenți - direct și alternativ - trec simultan prin același fir, se dovedește că un curent pulsatoriu va curge în acel fir (Fig. 2). În acest caz, amplitudinea curentului alternativ nu trebuie să depășească valoarea curentului continuu. Curenții continui și alternativi nu pot curge separat prin fir. Ele se adaugă la un flux general de electroni care are toate proprietățile unui curent pulsatoriu.

Orez. 1. Grafice ale diverșilor curenți de undă

Adăugarea curenților AC și DC poate fi afișată grafic. În fig. 2 prezintă graficele unui curent continuu egal cu 15 mA și a unui curent alternativ cu o amplitudine de 10 mA. Dacă însumăm valorile acestor curenți pentru momente individuale în timp, ținând cont de direcțiile (semnele) curenților, obținem graficul curentului de undă prezentat în fig. 2 cu o linie îndrăzneață. Acest curent variază de la un nivel scăzut de 5 mA la un nivel ridicat de 25 mA.

Adunarea considerată a curenților confirmă validitatea reprezentării curentului pulsatoriu ca sumă de curenți continui și alternativi. Corectitudinea acestei reprezentări este confirmată și de faptul că cu ajutorul unor dispozitive este posibilă separarea componentelor acestui curent între ele.

Orez. 2. Obținerea unui curent pulsatoriu prin adăugarea de curent continuu și alternativ.

Trebuie subliniat faptul că orice curent poate fi întotdeauna reprezentat ca o sumă a mai multor curenți. De exemplu, un curent de 5 A poate fi considerat suma curenților 2 și 3 A care curg într-o singură direcție sau suma curenților 8 și 3 A care curg în direcții diferite, adică, cu alte cuvinte, diferența dintre curenții 8 și 3 A. Nu este dificil să găsești alte combinații de doi sau mai mulți curenți care dă un total de 5 A.

Aici există o asemănare completă cu principiul adunării și descompunerii forțelor. Dacă asupra oricărui obiect acționează două forțe egal direcționate, ele pot fi înlocuite cu o singură forță comună. Forțele care acționează în direcții opuse pot fi înlocuite cu o diferență unitară. În schimb, o forță dată poate fi întotdeauna considerată suma forțelor corespunzătoare direcționate egal sau diferența dintre forțele direcționate opus.

Nu este necesar să se descompună curenții alternativi continui sau sinusoidali în curenți componente. Dacă înlocuim curentul pulsatoriu cu suma curenților continui și alternativi, atunci prin aplicarea acestor curenți componente a legilor cunoscute ale curenților continui și alternativi, este posibil să rezolvăm multe probleme și să facem calculele necesare legate de curentul pulsatoriu.

Conceptul de curent pulsatoriu ca sumă de curenți continui și alternativi este convențional.Desigur, nu se poate presupune că la anumite intervale de timp curenții continui și alternativi curg cu adevărat unul către celălalt de-a lungul firului. De fapt, nu există două fluxuri opuse de electroni.

În realitate, un curent pulsatoriu este un singur curent care își schimbă valoarea în timp. Este mai corect să spunem că tensiunea pulsatorie sau EMF pulsatorie poate fi reprezentată ca suma componentelor constante și variabile.

De exemplu, în FIG. 2 arată cât de algebric se adaugă fem-ul constant al unui generator la fem-ul variabil al altui generator. Ca rezultat, avem un EMF pulsatoriu care provoacă curentul pulsatoriu corespunzător. Condițional, totuși, se poate considera că un EMF constant creează un curent continuu în circuit și un EMF alternativ - un curent alternativ, care, atunci când este însumat, formează un curent pulsatoriu.

Fiecare curent pulsatoriu poate fi caracterizat prin valorile maxime și minime ale lui Itax și Itin, precum și componentele sale constante și variabile. Componenta constantă se notează cu I0. Dacă componenta alternativă este un curent sinusoidal, atunci amplitudinea sa este notată cu It (toate aceste mărimi sunt prezentate în Fig. 2).

Nu trebuie confundat cu It și Itax. De asemenea, valoarea maximă a undei de curent Imax nu trebuie numită amplitudine. Termenul de amplitudine se referă de obicei doar la curenții alternativi. În ceea ce privește curentul pulsatoriu, nu putem vorbi decât de amplitudinea componentei sale variabile.

Componenta constantă a curentului pulsatoriu poate fi numită valoarea sa medie Iav, adică valoarea medie aritmetică. Într-adevăr, dacă luăm în considerare modificările dintr-o perioadă ale curentului pulsatoriu prezentat în Fig.2, se vede în mod clar următoarele: în prima jumătate de ciclu, la curentul de 15 mA se adaugă un număr de valori, variind componenta curentă, variind de la 0 la 10 mA și înapoi la 0, iar în a doua jumătate -ciclu, din curentul de 15 mA se scad exact aceleași valori ale curentului.

Prin urmare, curentul de 15 mA este într-adevăr valoarea medie. Deoarece curentul este transferul sarcinilor electrice prin secțiunea transversală a firului, atunci Iav este valoarea unui astfel de curent continuu care într-o perioadă (sau pentru un număr întreg de perioade) transportă aceeași cantitate de electricitate ca acest curent pulsatoriu. .

Pentru curentul alternativ sinusoidal, valoarea Iav pe perioadă este zero deoarece cantitatea de electricitate trecută prin secțiunea transversală a conductorului într-o jumătate de perioadă este egală cu cantitatea de electricitate care trece în sens opus în timpul unei alte semiperioade. Pe graficele curenților care arată dependența curentului i de timpul t, cantitatea de electricitate transportată de curent este exprimată de aria figurii delimitată de curba curentului, deoarece cantitatea de electricitate este determinată de produs pe care îl .

Pentru un curent sinusoidal ariile semiundelor pozitive si negative sunt egale.In curentul pulsatoriu prezentat in fig. 2, în prima jumătate a perioadei cantitatea de energie electrică transportată de componenta AC se adaugă la cantitatea de energie electrică transportată de curentul Iav (zonă umbrită în figură). Și în timpul celei de-a doua jumătate de ciclu, exact aceeași cantitate de electricitate este retrasă. Ca urmare, aceeași cantitate de energie electrică este transferată pe întreaga perioadă ca și cu un singur curent continuu Iav, adică aria dreptunghiului Iav T este egală cu aria delimitată de curba curentului de undă.

Astfel, componenta constantă sau valoarea medie a curentului este determinată de transferul sarcinilor electrice prin secțiunea transversală a firului.

Ecuația curentă prezentată în fig. 2 trebuie să fie scris în mod evident în următoarea formă:

Puterea curentului pulsatoriu trebuie calculată ca suma puterilor curenților săi componente. De exemplu, dacă curentul prezentat în Fig. 2, trece printr-un rezistor cu rezistența R, atunci puterea sa este

unde I = 0,7Im este valoarea rms a componentei variabile.

Puteți introduce conceptul de valoare rms a curentului de val Id. Puterea se calculează în modul obișnuit:

Echivalând această expresie cu cea anterioară și reducând-o cu R, obținem:

Aceleași relații pot fi obținute pentru stres.