Введение в электронику
Шрифт:
XLT = XL1 + XL2 + XL3 +… + XLn
Когда катушки индуктивности соединены параллельно, обратная величина их общего индуктивного сопротивления равна сумме обратных величин индуктивных сопротивлений отдельных катушек:
1/XLT = 1/XL1 + 1/XL2 + 1/XL3 +… + 1/XLn
16-1. Вопросы
1. Как катушки индуктивности реагируют на приложенное переменное напряжение?
2. Каково фазовое соотношение между током и напряжением в индуктивной цепи?
3. Что такое индуктивное сопротивление?
4. Чему равно индуктивное сопротивление катушки индуктивностью 200 миллигенри на частоте 10000 герц?
5. Как определяется импеданс для индуктивно-резистивной цепи?
Индуктивные цепи широко используются в электронике. Катушки индуктивности дополняют конденсаторы в цепях фильтрации и фазового сдвига. Поскольку катушки индуктивности больше, тяжелее и дороже, чем конденсаторы, они применяются реже. Однако преимущество катушек индуктивности в том, что они обеспечивают реактивное сопротивление и пропускают постоянный ток. Конденсаторы могут обеспечивать реактивное сопротивление, но при этом они блокируют прохождение постоянного тока.
Катушки индуктивности иногда комбинируют с конденсаторами для улучшения характеристик цепи. В этом случае реактивный эффект конденсатора противоположен реактивному эффекту катушки индуктивности. Конечный результат состоит в том, что они взаимно дополняют друг друга в цепи.
Последовательные RL цепочки используются в качестве фильтров нижних и верхних частот. На рис. 16-3 показаны два основных типа фильтров. По существу эти цепи являются резистивно-индуктивными делителями напряжения. На рис. 16-3(А) изображен фильтр нижних частот.
Входное напряжение приложено к катушке индуктивности и резистору. Выходное напряжение снимается с резистора. На низких частотах реактивное сопротивление катушки низкое. Следовательно, она слабо противодействует току, и основная часть напряжения падает на резисторе.
При увеличении частоты входного напряжения индуктивное сопротивление увеличивается и оказывает большее противодействие току, так что большая часть приложенного напряжения падает на индуктивности. Чем больше падение напряжения на катушке индуктивности, тем меньше падение напряжения на резисторе, т. к. сумма падений напряжения в цепи равна приложенному напряжению. Увеличение частоты входного напряжения уменьшает выходное напряжение. Низкие частоты фильтр пропускает с небольшим уменьшением амплитуды, тогда как амплитуда напряжений высоких частот уменьшается значительно.
На рис. 16-3(Б) изображен фильтр верхних частот. Входное напряжение приложено к катушке индуктивности и резистору, а выходное напряжение снимается с катушки индуктивности. На высоких частотах индуктивное сопротивление катушки высокое, и большая часть приложенного напряжения падает на катушке. При уменьшении частоты индуктивное сопротивление уменьшается, оказывая меньшее противодействие току. Это приводит к уменьшению падения напряжения на катушке, и к увеличению падения напряжения на резисторе.
Рис. 16-3. RL фильтры.
Частота, выше или ниже которой фильтр пропускает или ослабляет сигналы, называется частотой среза. Частота среза обозначается символом fс. Частоту среза можно определить по формуле:
fc = R/2fL
где fc — частота среза в герцах, R — сопротивление в омах, = 3,14, f — частота в герцах, L — индуктивность в генри.
16-2. Вопросы
1. В чем неудобство использования катушек индуктивности в цепях?
2. В чем преимущество использования катушек индуктивности в цепях?
3. Нарисуйте амплитудно-частотную характеристику RL фильтра нижних частот и объясните, как он работает.
4. Нарисуйте амплитудно-частотную характеристику RL фильтра верхних частот и объясните, как он работает.
5. Как можно определить частоту среза RL цепи?
РЕЗЮМЕ
• В чисто индуктивной цепи ток отстает от приложенного напряжения на 90 градусов.
• Индуктивное сопротивление — это противодействие току, оказываемое катушкой индуктивности в цепи переменного тока.
• Индуктивное сопротивление обозначается символом XL.
• Индуктивное сопротивление измеряется в омах.
• Индуктивное сопротивление можно вычислить по формуле:
XL = 2fL
• Импеданс — это векторная сумма индуктивного сопротивления и сопротивления резистора в цепи.
• Последовательные RL цепи используются в качестве фильтров верхних и нижних частот.
Глава 16. САМОПРОВЕРКА
1. Каково фазовое соотношение между током и приложенным напряжением в индуктивной цепи?
2. Какой фактор влияет на индуктивное сопротивление цепи?
3. Чему равно индуктивное сопротивление катушки индуктивностью 100 миллигенри на частоте 60 герц?
4. Какой ток будет течь через катушку, описанную в вопросе 3, если к ней приложить напряжение 24 вольта?
5. Как используются в цепях катушки индуктивности?
6. Что такое частота среза индуктивной цепи?
Глава 17. Резонансные цепи
ЦЕЛИ
После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:
• Написать формулы для определения емкостного и индуктивного сопротивления.
• Описать, как реагируют на переменный ток и напряжение конденсаторы и катушки индуктивности.
• Дать определение реактивного сопротивления последовательной цепи и уметь определить характер цепи (индуктивный или емкостный).
• Дать определение термина импеданс.
• Уметь вычислять импеданс, который содержит как резистивную, так и емкостную или индуктивную составляющие.
• Объяснить, как должен быть модифицирован закон Ома перед использованием его для цепей переменного тока.
• Уметь вычислять Хс, XL, X, Z и Iт в последовательных RLC цепях.
• Уметь вычислять Ic, IL, Ix, IR и Iz в параллельных RLC цепях.