Колебательный контур
Колебательный контур — это цепь, состоящая из конденсатора и катушки индуктивности. Колебательный контур — частый элемент радиосхем, поэтому есть смысл познакомиться с протекающими там процессами более подробно.
Краткое содержание статьи:
Процессы в колебательном контуре
Как следует из названия, дело будет связано с колебаниями. Точнее говоря, с электромагнитными колебаниями. Представим, что мы зарядили конденсатор до некоторого напряжения, и подключили к нему катушку индуктивности. Что будет происходить в этой цепи?
Конденсатор начнёт разряжаться через катушку индуктивности. Если вместо катушки взять металлическую перемычку, не обладающую индуктивностью, то конденсатор просто разрядился бы и на этом дело бы закончилось. Но катушка «сопротивляется» изменению тока в ней, благодаря явлению самоиндукции. За счёт этого ток в цепи растёт плавно, и конденсатор разряжается постепенно. При этом его энергия не теряется, а переходит в энергию магнитного поля катушки индуктивности.
И когда конденсатор полностью разрядился, ток в цепи продолжает поддерживать катушка индуктивности благодаря всё той же самоиндукции. Только на этот раз она препятствует не увеличению тока, а его уменьшению. В этом смысле катушка индуктивности похожа на тяжелую тележку, которую трудно разогнать, но затем также трудно затормозить, в виду сил инерции. Итак, катушка стремится поддерживать прежний ток, затрачивая на это энергию, накопленную в магнитном поле. Этот ток снова заряжает конденсатор, правда, уже в противоположной полярности. Когда энергия магнитного поля катушки полностью иссякнет, конденсатор окажется заряженным. И цикл повторится снова, только направление токов поменяется на противоположное.
Таким образом, в контуре возникают электромагнитные колебания: энергия постоянно перетекает туда-обратно между конденсатором и катушкой, ток в цепи меняется от максимального до нулевого и снова до максимального но с обратным знаком.
Собственная частота колебательного контура
Какова будет частота этих колебаний? Она зависит от параметров конденсатора и катушки индуктивности, и вычисляется по формуле Томсона:
Формула Томпсона для расчёта частоты колебательного контура. L — индуктивность катушки (Гн), C — ёмкость конденсатора (Ф)
Добротность
Но, конечно, такие колебания не могут длиться вечно. Как и в каждой реальной системе, здесь есть силы сопротивления. Поэтому на каждом цикле часть энергии тратится на преодоление этого сопротивления и уходит из системы в виде рассеивающегося тепла. Поэтому без внешней подпитки электромагнитные колебания будут затухающими:
Затухание колебаний. Зависимость амплитуды (U, вольт) от времени t
Иногда, чтобы явно показать наличие сопротивления в колебательном контуре, в его схему добавляют «условный» резистор, который отражает все потери в проводах, конденсаторе и т.п.:
Чтобы узнать, насколько много энергии теряется в колебательном контуре, вводят такую характеристику, как добротность. Собственно, это и есть соотношение запасаемой и теряемой на каждом цикле энергии. Чем выше добротность, тем дольше будут затухать колебания. А вот и формула добротности:
Из формулы видно, что чем больше индуктивность L и чем меньше ёмкость C, тем выше добротность. Нетрудно понять, почему так происходит. Дело в том, что на каждом цикле вся энергия системы делится на две части. Одну часть безвозвратно поглощает активное сопротивление R, другая часть достаётся накопителю (конденсатору или катушке) или реактивному сопротивлению. Какая часть кому достанется, зависит от соотношения этих сопротивлений. Иными словами, добротность — это отношение реактивного и активного сопротивлений.
Напомню, что для катушки реактивное сопротивление пропорционально индуктивности L, а для конденсатора обратно пропорционально ёмкости C. Уточнив, что на собственной частоте контура активные сопротивления катушки и конденсатора равны, как раз и получаем вышеприведённую формулу добротности.
Отсюда интересное следствие. Если стоит задача увеличить добротность, сохранив при этом частоту колебаний, следует увеличивать L и во столько же раз уменьшать C.
Механическая аналогия
Иногда сложно бывает понять процессы в электрических схемах, потому что все эти параметры: заряд, напряжение, ток, магнитное поле — всё же несколько абстрактны. Поэтому, мы воспользуемся аналогией с механической системой, которую легко представить и поведение которой «очевидно» из нашего жизненного опыта. А именно, рассмотрим пружинный маятник.
Пружинный маятник. k — коэффициент упругости пружины, m — масса грузика
Пружинный маятник представляет собой груз, закреплённый на пружине, второй конец которой жестко зафиксирован. Груз может скользить по гладкой поверхности. Если этой системе сообщить начальную энергию (например, сжав пружину), то она начнёт совершать свободные колебания относительно точки равновесия, также описываемые гармоническим законом.
Пружина — это аналог конденсатора. Конденсатор в цепи препятствует изменению напряжения. Если попытаться повысить напряжение, то конденсатор не даст изменить его резко, скачком. Начнётся сравнительно растянутый во времени процесс заряда конденсатора. И наоборот, если внешнее напряжение падает, конденсатор будет стремиться удержать его на прежнем уровне, отдавая часть своего заряда.
Пружина тоже сопротивляется изменению своей длины. Если мы будем её сжимать или растягивать, это всегда будет сопровождаться накоплением энергии в пружине или же наоборот, высвобождением энергии (в зависимости от того, движемся ли мы к положению равновесия или от него).
Ну а грузик — это аналог катушки индуктивности. Грузик сопротивляется изменению скорости аналогично тому, как катушка индуктивности препятствует изменению тока.
В колебательной системе всегда два накопителя энергии. В нашем маятнике это потенциальная энергия сжатой пружины и кинетическая энергия грузика. Обмен энергией между ними приводит к возникновению колебаний. Чтобы окончательно убедиться в аналогии между механическими и электромагнитными колебаниями, давайте сравним формулы частоты колебаний:
Cравнение формул частоты колебательного контура (слева) и пружинного маятника (справа)
Если принять, что 1/k — это аналог С, то, получается, формулы полностью идентичны. Остался только вопрос, почему 1/k — это аналог C. Дело в том, что чем больше ёмкость конденсатора, тем менее он «жесткий» — то есть меньше работы нужно произвести, чтобы загнать в него единицу заряда. Энергия, запасённая конденсатором, обратно пропорциональная емкости, а энергия пружины прямо пропорциональна её упругости, вот формулы:
Формула энергии заряженного конденсатора (слева) и энергии сжатой пружины (справа)
Обращаю внимание, и в том и в другом случае частота не зависит от амплитуды. Не важно, насколько большим напряжением мы зарядили конденсатор или насколько сильно сжали пружину. От количества вложенной в систему энергии будет зависеть только «размах» колебаний, амплитуда, частота же останется постоянной.
Применение колебательного контура
Собственная частота колебательного контура одновременно является и резонансной частотой. На резонансной частоте общее сопротивление параллельного колебательного контура является максимальным. Поэтому его используют как элемент фильтров: когда из сложного сигнала с запутанным спектром нужно выделить узкий диапазон частот. Колебательный контур как раз и выделяет частоты, близкие к резонансной, заметно ослабляя более низкие (закорачивая их через низкое реактивное сопротивление катушки) или более высокие частоты (они уходят через низкое сопротивление конденсатора).
К примеру, колебательный контур часто располагают на входе радиоприёмника: он позволяет выделять из всего спектра радиочастот сигнал только одной радиостанции. Причём этот контур можно сделать перестраиваемым, заменив постоянный конденсатор на подстроечный, ёмкость которого можно менять поворотом ручки. Так что приёмник сможет настраиваться на разные радиостанции.
Также колебательный контур может быть элементом генератора, задавая его рабочую частоту. Нужно только сделать положительную обратную связь: усилить сигнал, полученный от контура, а затем часть этого усиленного сигнала вернуть обратно в контур, компенсируя таким образом все возможные потери и делая колебания незатухающими.
Колебательный контур, настроечный или резонансный контур в беспроводных радиоприемниках
Колебательный контур — это электрическая цепь, в которой происходит обмен энергии, накопленной в индукционной катушке в виде магнитного поля и конденсатора в виде электрического поля . Колебательный контур состоит из индукционной катушки с очень малым сопротивлением , конденсатора , батареи и они соединены друг с другом через переключатели a и b.
Как работает колебательный контур
Когда переключатель (a) включен: мгновенный ток проходит от батареи, чтобы зарядить конденсатор , так что пластина, подключенная к положительному полюсу, становится положительно заряженной, а пластина, подключенная к отрицательному полюсу, становится отрицательно заряженной.
Ток перестает течь, когда разность потенциалов между двумя пластинами конденсатора равна разности потенциалов батареи. Между пластинами конденсатора создается электрическое поле, в котором энергия сохраняется в виде электрического поля.
Когда переключатель (a) выключен, а переключатель (b) включен: конденсатор разряжает свой заряд через индуктивную катушку, и поэтому мгновенный ток проходит от положительной пластины к отрицательной пластине, что снижает напряжение на конденсаторе до тех пор, пока он схлопывается, и электрическое поле между его пластинами исчезает.
Протекающий через катушку ток создает магнитное поле, которое накапливает энергию, которая была сохранена в конденсаторе до того, как электрическая энергия. Первоначально через катушку протекает сильный ток из-за высокого напряжения на пластинах конденсатора.
По мере того, как этот ток постепенно спадает, в катушке индуцируется прямой ток за счет самоиндукции, который тянет больше зарядов с положительной пластины конденсатора к отрицательной пластине.
Следовательно, пластина, которая была заряжена отрицательно, становится положительной за счет заряда, в то время как другая пластина становится отрицательно заряженной, меняя полярность конденсатора на противоположную и создавая между ними электрическое поле.
Ток через катушку прекращается, как и магнитное поле, пока они не исчезнут. Соответственно, энергия, запасенная в катушке в виде магнитного поля , преобразуется в электрическую энергию, запасенную в конденсаторе .
После этого конденсатор заряжается еще раз через катушку в направлении, противоположном первоначальному заряду. Таким образом, зарядка и разрядка конденсатора циклически повторяются, и в цепи возникают электрические колебания высокой частоты, попеременно меняя энергию между два поля.
Процесс зарядки и разрядки в колебательном контуре останавливается через некоторое время, из-за омического сопротивления катушки и других проводов цепи часть энергии рассеивается в виде тепловой энергии, что приводит к постепенному уменьшению переменного тока. в цепи, а также напряжение на пластинах конденсатора. Это препятствует процессу зарядки и разрядки, в результате чего ток в конечном итоге падает до нуля.
Однако, если эти потери компенсируются дополнительными зарядами, подаваемыми на конденсатор , колебательное действие передачи энергии назад и вперед между конденсатором и катушкой индуктивности будет продолжаться бесконечно.
Соотношение между частотой, X L , X C , R и Z
Омическое сопротивление не изменяется как текущие изменения частоты, индуктивным возрастают реактивную как частота переменного тока возрастает (X L & alpha ; F), емкостное сопротивление уменьшается по мере частоты переменного тока возрастает (Х С α 1 / ж), импеданс Z из цепь уменьшается до тех пор, пока не станет минимальным значением, когда X L = X C, что называется состоянием резонанса. После этого импеданс Z цепи увеличивается по мере увеличения частоты переменного тока.
Подстройка или резонансный контур
Подстройка или резонансный контур используется в Тюнинге радиоприемников для улавливания сигнала конкретной станции на определенной частоте. Подстройка или резонансный контур состоит из:
- Конденсатор переменной емкости.
- Индукционная катушка, индуктивность которой можно изменять.
- Электропитание переменного тока переменной частоты.
- Амперметр с горячей проволокой .
Как это работает
При изменении частоты источника переменного тока поток силы тока изменяется так, что значение тока уменьшается по мере увеличения разницы между частотой источника питания и резонансной частотой. Значение тока увеличивается с увеличением частоты источника питания. подача приближается к резонансной частоте.
Значение тока достигает своего максимума, когда частота источника питания равна резонансной частоте цепи (когда индуктивное реактивное сопротивление равно емкостному реактивному сопротивлению) и цепь называется резонансной.
Уменьшение резонансной частоты
В колебательном контуре, когда емкостное реактивное сопротивление и индуктивное реактивное сопротивление равны, они компенсируют друг друга, оставляя только сопротивление цепи, чтобы противостоять потоку тока, таким образом, ток достигает своего максимума в этой цепи.
Частоту цепи (f) можно вычислить следующим образом:
Извлечение квадратного корня из двух сторон
Где: (C) — емкость конденсатора, (L) — коэффициент самоиндукции катушки.
Факторы, влияющие на резонансную частоту
- Корень квадратный из коэффициента самоиндукции катушки (обратно пропорционален).
- Корень квадратный из емкости конденсатора (обратно пропорционален).
Резонанс частоты цепи с частотой источника может быть достигнут либо путем настройки (изменения) частоты источника, емкости или индуктивности катушки, резонанс в настроенной цепи и в звуках одинаковы, интенсивность звука усиливается, когда два камертона вибрируют на одинаковая частота и ослабевает, когда их частоты заметно различаются.
Вывод: Если несколько частот различных источников электрического тока воздействуют на колебательный контур одновременно, цепь не пропускает ток, за исключением частоты, равной или близкой к частоте цепи.
Настраивающий (резонансный) контур представляет собой колебательный контур, содержащий резистор , индукционную катушку, конденсатор и источник переменного тока, и не позволяет протекать току, за исключением того, который имеет ту же частоту, что и его, или очень близко к нему.
Когда контур резонансный:
- Частота питания равна частоте цепи.
- В цепи проходит максимальное значение действующего тока.
- Напряжение на катушке (V L) = напряжение на конденсаторе (V C ) и, следовательно, напряжение на резисторе = ЭДС источника переменного тока.
- Индуктивное реактивное сопротивление (X L) = емкостное реактивное сопротивление (X C ), и они компенсируют друг друга.
- Схема имеет минимальный импеданс, который равен омическому сопротивлению Z = R.
- Ток находится в фазе с полной разностью потенциалов , поэтому фазовый угол (θ) = ноль.
В случае сравнения частот двух колебательных контуров:
Когда одна и та же катушка находится в двух цепях, что означает (L = L 1 = L 2 ), тогда:
Когда один и тот же конденсатор находится в двух цепях, то есть (C = C 1 = C 2 ), тогда:
Настройка резонансного контура в беспроводных радиоприемниках
В радиоприемнике схема настройки подключена к антенне, на которую воздействуют электромагнитные волны разной частоты, передаваемые разными станциями. Эти разные частоты генерируются в токах антенны, имеющих одинаковые частоты своих станций. Таким образом, схема настройки в Радиоприемник пропускает только ток, частота которого равна частоте цепи.
Когда вам нравится слушать определенную радиостанцию, вы настраиваете частоту цепи, либо изменяя емкость конденсатора, либо количество витков в катушке, чтобы пропускать только ток, частота которого резонирует с частотой цепи.
Затем этот ток подвергается процессам усиления, выпрямления и, наконец, ток, который выражает звук, отделяется и проходит через громкоговоритель.
Колебательный LC контур: принцип действия, расчет, определение
Сегодня нас интересует простейший колебательный контур, его принцип работы и применение.
За полезной информацией по другим темам переходите на наш телеграм-канал.
Колебания – процесс, повторяющийся во времени, характеризуется изменением параметров системы около точки равновесия.
Первое, что приходит на ум — это механические колебания математического или пружинного маятников. Но ведь колебания бывают и электромагнитными.
По определению колебательный контур (или LC-контур) – это электрическая цепь, в которой происходят свободные электромагнитные колебания.
Такой контур представляет собой электрическую цепь, состоящую из катушки индуктивностью L и конденсатора емкостью C. Соединены эти два элемента могут быть лишь двумя способами — последовательно и параллельно. Покажем на рисунке ниже изображение и схему простейшего колебательного контура.
Кстати! Для всех наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы.
Кстати! Для всех наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы.
Принцип действия колебательного контура
Давайте рассмотрим пример, когда сначала мы заряжаем конденсатор и замыкаем цепь. После этого в цепи начинает течь синусоидальный электрический ток. Конденсатор разряжается через катушку. В катушке при протекании через нее тока возникает ЭДС самоиндукции, направленная в сторону, противоположную току конденсатора.
Разрядившись окончательно, конденсатор благодаря энергии ЭДС катушки, которая в этот момент будет максимальна, начнет заряжаться вновь, но только в обратной полярности.
Колебания, которые происходят в контуре – свободные затухающие колебания. То есть без дополнительной подачи энергии колебания в любом реальном колебательном контуре рано или поздно прекратятся, как и любые колебания в природе.
Это обусловлено тем, что контур состоит из реальных материалов (конденсатор, катушка, провода), обладающих таким свойством, как электрическое сопротивление, и потери энергии в реальном колебательном контуре неизбежны. В противном случае это нехитрое устройство могло бы стать вечным двигателем, существование которого, как известно, невозможно.
Еще одна важная характеристика LC-контура – добротность Q. Добротность определяет амплитуду резонанса и показывает, во сколько раз запасы энергии в контуре превышают потери энергии за один период колебаний. Чем выше добротность системы, тем медленнее будут затухать колебания.
Резонанс LC-контура
Электромагнитные колебания в LC-контуре происходят с определенной частотой, которая называется резонансной Подробнее про резонанс – в нашей отдельной статье. Частоту колебаний можно менять, варьируя такие параметры контура, как емкость конденсатора C, индуктивность катушки L, сопротивление резистора R (для LCR-контура).
Как рассчитать резонансную частоту колебательного контура? Очень просто! Приведем окончательную формулу:
Применение колебательного контура
Колебательный контур широко применяется на практике. На его основе строятся частотные фильтры, без него не обходится ни один радиоприемник или генератор сигналов определенной частоты.
Если вы не знаете, как подступиться к расчету LC-контура или на это совершенно нет времени, обратитесь в профессиональный студенческий сервис. Качественная и быстрая помощь в решении любых задач не заставит себя ждать!
Колебательный контур — что это такое и как он работает
Электрический колебательный контур является обязательным элементом любого радиоприемника, независимо от его сложности. Без колебательного контура прием сигналов радиостанции вообще невозможен.
Простейший электрический колебательный контур (рис. 20) представляет собой замкнутую цепь, состоящую из катушки индуктивности L и конденсатора С. При некоторых условиях в нем могут возникать и поддерживаться электрические колебания.
Чтобы понять сущность этого явления, проведи сначала несколько опытов с нитяным маятником (рис. 21). На нитке длиной 100 см подвесь шарик, слепленный из пластилина, или иной грузик массой в 20. 40 г.
Выведи маятник из положения равновесия и, пользуясь часами с секундной стрелкой, сосчитай, сколько полных колебаний он делает за минуту. Примерно 30. Следовательно, собственная частота колебаний этого маятника равна 0,5 Гц, а период (время одного полного колебания) — 2 с. За период потенциальная энергия маятника дважды переходит в кинетическую, а кинетическая в потенциальную.
Укороти нить маятника наполовину. Собственная частота колебаний маятника увеличится в полтора раза и во столько же уменьшится период колебаний. Вывод: с уменьшением длины маятника частота его собственных колебаний увеличивается, а период пропорционально уменьшается.
Изменяя длину подвески маятника, добейся, чтобы его собственная частота колебаний составляла 1 Гц (одно полное колебание в секунду). Это должно быть при длине нитки около 25 см. В этом случае период колебаний маятника будет равен 1 с.
Колебания нитяного маятника являются затухающими. Свободные колебания любого тела всегда затухающие. Они могут стать незатухающими только в том случае, если маятник в такт с его колебаниями слегка подталкивать, компенсируя таким образом ту энергию, которую он затрачивает на преодоление сопротивления, оказываемого ему воздухом и силой трения.
Частота собственных колебаний маятника зависит от его массы и длины подвески.
Теперь натяни горизонтально нетолстую веревку или шпагат. Привяжи к растяжке тот же маятник (рис. 22). Перекинь через веревку еще один такой же маятник, но с более длинной ниткой. Длину подвески этого маятника можно изменять, подтягивая рукой свободный конец нитки.
Приведи его в колебательное движение. При этом первой маятник тоже станет колебаться, но с меньшим размахом (амплитудой). Не останавливая колебаний второго маятника, постепенно уменьшай длину его подвески — амплитуда колебаний первого маятника будет увеличиваться.
В этом опыте, иллюстрирующем резонанс колебаний, первый маятник является приемником механических колебаний, возбуждаемых вторым маятником — передатчиком этих колебаний. Причиной, вынуждающей первый маятник колебаться, являются периодические колебания растяжки с частотой, равной частоте колебаний второго маятника. Вынужденные колебания первого маятника будут иметь максимальную амплитуду лишь тогда, когда его собственная частота совпадает с частотой колебаний второго маятника.
Собственная частота, вынужденные колебания и резонанс, которые ты наблюдал в этих опытах, — явления, свойственные и электрическому колебательному контуру.
Электрические колебания в контуре. Чтобы возбудить колебания в контуре, надо его конденсатор зарядить от источника постоянного напряжения, а затем отключить источник и замкнуть цепь контура (рис. 23).
С этого момента конденсатор начнёт разряжаться через катушку индуктивности, создавая в цепи контура нарастающий по силе ток; а вокруг катушки индуктивности — магнитное поле тока. Когда конденсатор полностью разрядится и ток в цепи станет равным нулю, магнитное поле вокруг катушки окажется наиболее сильным — электрический заряд конденсатора преобразовался в магнитное поле катушки.
Ток в контуре некоторое время булет идти в том же направлении, но уже за счет убывающей энергии магнитного поля, накопленной катушкой, а конденсатор начнет заряжаться. Как только магнитное поле катушки исчезнет, ток в контуре на мгновение прекратится.
Но к этому моменту конденса-fop окажется перезаряженным, поэтому в цепи контура вновь пойдет ток, но уже в противоположном направлении. В результате в контуре возникают колебания электрического тока, продолжающиеся до тех пор, пока энергия, запасенная конденсатором, не израсходуется на преодоление сопротивления проводников контура.
Электрические колебания, возбужденные в контуре зарядом конденсатора, свободные, а следовательно, за-тухающие. Зарядив снова конденсатор, в контуре мож-но возбудить новую серию затухающих колебаний.
Подключи к батарее 3336Л электромагнитные головные телефоны. В момент замыкания цепи в телефонах появится звук, напоминающий щелчок. Такой же щелчок слышен и в момент отключения телефонов от батареи.
Заряди от этой батарей бумажный конденсатор возможно большей емкости, а затем, отключив батарею, подключи к нему те же телефоны. В телефонах услышишь короткий звук низкого тона. Но в момент отключения телефонов от конденсатора такого звука не будет.
В первом из этих опытов щелчки в телефонах являются следствием одиночных колебаний их мембран при изменении силы магнитных полей катушек электромагнитных систем телефонов в моменты появления и исчезновения тока в них.
Во втором опыте звук в телефонах — это колебания их мембран под действием переменных магнитных полей катушек телефонов. Они создаются короткой очередью затухающих колебаний очень низкой частоты, возбужденных в. этом контуре после подключения заряженного конденсатора.
Собственная частота электрических колебаний в контуре зависит от индуктивности его катушки и емкости конденсатора. Чем они больше, тем ниже частота колебаний в контуре и, наоборот, чем они меньше, тем выше частота колебаний в контуре. Изменяя индуктивность (число витков) катушки и емкость конденсатора, можно в широких пределах изменять частоту собственных электрических колебаний в контуре.
Чтобы вынужденные колебания в контуре были незатухающими, контур в такт с колебаниями в нем надо пополнять дополнительной энергией. Для приемного контура источником этой энергии могут быть электрические колебания высокой частоты, индуцируемые радиоволнами в антенне радиоприемника.
Контур в радиоприемнинике. Если к колебательному контуру подключить антенну, заземление и цепь, составленную из диода, выполняющего роль детектора, и телефонов, то получится простейший радиоприемник — детекторный (рис. 24).
Для колебательного контура такого приемника используй катушку индуктивности, намотанную тобой еще при прохождении третьего практикума. Конденсатор переменной емкости (G2) для плавной и . точной настройки контура на частоту радиостанции сделай из двух жестяных пластин, припаяв к ним проводники. Между пластинами, чтобы они не замыкались, положи лист сухой писчей или газетной бумаги.
Емкость такого конденсатора будет тем больше, чем больше площадь взаимного перекрытия пластин и чем меньше расстояние между ними. При размерах пластин 150X250 мм и расстоянии между ними, равном толщине бумаги, наибольшая емкость та?-кого конденсатора может быть 400. 450 пФ, что тебя вполне устроит, а наименьшая несколько пикофарад.
Антенной-времянкой (W1) может служить хорошо изолированный от земли и от стен здания отрезок провода длиной 10. 15 м, подвешенный на высоте 10. 12 м. Для заземления можно использовать металлический штырь, вбитый в землю, трубы водопровода или центрального отопления, имеющие, как правило, хороший контакт с землей.
Роль детектора (VI) может выполнять точечный диод, например, серии Д9 или Д2 с любым буквенным индексом. В1 — головные телефоны электромагнитные, высоко-омные (с катушками электромагнитов сопротивлением постоянному току 1500. 2200 Ом), например, типа ТОН-1. Параллельно телефонам подключи конденсатор (C3) емкостью 3300. 6200 пФ.
Все соединения должны быть электрически надежными. Лучше, если они пропаяны. Из-за плохого контакта в любом из соединений приемник работать не будет. Приемник не будет работать и в том случае, если в его цепях будут короткие замыкания или неправильные соединения.
Настройка контура приемника на частоту радиостанции осуществляется: грубая — скачкообразным измене-нием числа витков катушки, включаемых в контур (на рис. 24 показано штриховой линией со стрелкой); плав-ная и точная — изменением емкости конденсатора путем смещения одной из его пластин относительно другой.
Если в городе, крае или области, где ты живешь, работает радиостанция длинноволнового диапазона (735,3. 2000 м, что соответствует частотам 408. 150 кГц), то в контур включай все витки катушки, а если станция средневолнового диапазона (186,9. 571,4 м, что собтвет-ствует частотам 1,608 МГц.„525 кГц), то только часть ее витков.
При одновременной слышимости передач двух радиостанций включи между антенной и контуром конденсатор емкостью 62. 82 пФ (на рис. 24 — конденсатор С1, показанный штриховыми линиями). От этого громкость звучания телефонов несколько снизится, но селективность (избирательность) приемника, то есть его спог собность отстраиваться от мешающих станций, улучшится.
Как работает такой приемник в целом? Модулированные колебания высокой частоты, индуцируемые-в проводе антенны радиоволнами многих станций, возбуждают в контуре приемника, в который входит и сама антенна, колебания разных частот и амплитуд.
В контуре же возникнут наиболее сильные колебания только той частоты, на которую он настроен в резонанс. Колебания всех других частот контур ослабляет. Чем лучше (добротнее) контур, тем четче он выделяет колебания, соответствующие колебаниям его собственной частоты, и больше их амплитуда.
Детектор также важный элемент приемника. Обладая односторонней проводимостью тока, он выпрямляет высокочастотные модулированные колебания, поступающие к нему от колебательного контура, преобразуя их в колебания низкой, то есть звуковой, частоты, которые телефоны преобразуют в звуковые колебания.
Конденсатор C3, подключенный параллельно телефонам, — вспомогательный элемент приемника: сглаживая пульсации тока, выпрямленного детектором, он улучшает условия работы телефонов.
Проведи несколько экспериментов.
1. Настроив приемник на радиостанцию, введи внутрь катушки толстый гвоздь, а затем конденсатором переменной емкости подстрой контур, чтобы восстановить прежнюю громкость звучания телефонов.
2. Сделай то же самое, но вместо гвоздя возьми медный или латунный стержень.
3. Подключи к контурной катушке вместо конденсатора переменной емкости такой конденсатор постоянной емкости (подбери опытным путем), чтобы приемник оказался настроенным на частоту местной станции.
Запомни конечные результаты этих экспериментов. Вводя внутрь катушки металлический сердечник, ты, конечно, заметил, что собственная частота контура при этом изменяется: стальной сердечник уменьшает собственную частоту колебаний в контуре, а медный или латунный, наоборот, увеличивает. Судить об этом можно по тому, что в первом случае для подстройки контура на сигналы той же станции емкость контурного конденсатора пришлось уменьшить, а во втором увеличить.
Контурная катушка с высокочастотным сердечником. Подавляющее большинство контурных катушек современных приемников имеет высокочастотные, обычно ферритовые, сердечники в виде стержней, чашек или колец.
Ферритовые стержни, кроме того, являются обязательными элементами вхрдных контуров всех транзисторных переносных и так называемых «карманных» приемников.
Высокочастотный сердечник как бы «сгущает» линии магнитного поля катушки, повышая ее индуктивность и добротность. Подвижный сердечник, кроме того, позволяет регулировать индуктивность катушки, что используют для подстройки контуров на заданную частоту, а иногда даже настраивать контуры на частоты радиостанций.
В порядке эксперимента сделай приемник с колебательным контуром, настраиваемым ферритовым стержнем марки 400НН или 600НН длиной 120. 150 мм (рис. 25). Такие стержни используют Для магнитных антенн транзисторных приемников.
Из полоски бумаги, обернув ею стержень 3. 4 раза, склей и хорошо просуши гильзу длиной 80. 90 мм. Внутрь гильзы стержень должен входить свободно. Вырежь из картона 9. 10 колец и приклей их к гильзе на расстоянии 6. 7 мм друг от друга.
На получившийся секционированный каркас -намотай 300. 350 витков лровода ПЭВ, ПЭЛ или ПЭЛШО 0,2. 0,25, укладывая его по 35. 40 витков в каждой секции. От 35. 40-го -и от 75. 80-го витков сделай два отвода в виде петель, чтобы иметь возможность изменять число витков катушки, включаемых в контур.
Подключи к катушке антенну, заземление и цепь детектор — телефоны. Чем больше витков катушки будет участвовать в работе контура и глубже внутрь катушки будет введен ферритовый стержень, тем на большую длину волны может быть настроен приемник.
Детекторный приемник работает исключительно благодаря электромагнитной энергии, излучаемой антенной передатчика радиостанции. Поэтому телефоны звучат негромко. Чтобы повысить громкость работы детекторного приемника, к нему надо добавить усилитель, например транзисторный.
Литература: Борисов В. Г. Практикум начинающего радиолюбителя.2-е изд., перераб. и доп. 1984.