Импулсна струја

У разним електронским уређајима, на пример, у електронској и полупроводничкој опреми, односно у појачавачима, исправљачима, радијима, генераторима, телевизорима, као и у угљеничним микрофонима, телеграфима и многим другим уређајима, широко се користе таласне струје и напони… да не понављам два пута резоновање, говорићемо само о струјама, али све што је везано за струје важи и за напоне.

Пулсирајуће струје које имају константан правац али мењају своју вредност могу бити различите. Понекад се тренутна вредност мења од највише до најниже вредности која није нула. У другим случајевима, струја се смањује на нулу. Ако коло једносмерне струје се прекида на одређеној фреквенцији, тада у неким временским интервалима нема струје у колу.

На сл. 1 приказани су графикони различитих таласних струја. На сл. 1, а, б, промена струја се дешава према синусоидна крива, али ове струје не треба сматрати синусоидним наизменичним струјама, пошто се смер (знак) струје не мења. На сл.1, ц приказује струју која се састоји од одвојених импулса, односно краткотрајних „удара” струје, одвојених једни од других паузама дужег или мањег трајања, а често се назива и импулсна струја. Различите импулсне струје разликују се једна од друге по облику и трајању импулса, као и по брзини понављања.

Погодно је посматрати пулсирајућу струју било које врсте као збир две струје — једносмерне и наизменичне, које се називају термичким или компонентним струјама. Било која пулсирајућа струја има ДЦ и АЦ компоненте. Ово многима изгледа чудно. У ствари, на крају крајева, пулсирајућа струја је струја која тече све време у једном правцу и мења своју вредност.

Како можете рећи да садржи наизменичну струју која мења смер? Међутим, ако две струје — директна и наизменична — прођу истовремено кроз исту жицу, испоставља се да ће у тој жици тећи пулсирајућа струја (сл. 2). У овом случају, амплитуда наизменичне струје не би требало да прелази вредност једносмерне струје. Једносмерна и наизменична струја не могу тећи одвојено кроз жицу. Они доприносе општем току електрона који има сва својства пулсирајуће струје.

Пиринач. 1. Графикони различитих таласних струја

Сабирање наизменичне и једносмерне струје може се приказати графички. На сл. 2 приказани су графикони једносмерне струје једнаке 15 мА и наизменичне струје амплитуде 10 мА. Ако саберемо вредности ових струја за појединачне тачке у времену, узимајући у обзир правце (знаке) струја, добијамо график таласних струја приказан на сл. 2 са подебљаном линијом. Ова струја варира од ниске од 5 мА до високе од 25 мА.

Разматрано сабирање струја потврђује ваљаност приказа пулсирајуће струје као збира једносмерне и наизменичне струје. Исправност овог приказа потврђује и чињеница да је уз помоћ неких уређаја могуће одвојити компоненте ове струје једне од других.

Пиринач. 2. Добијање пулсирајуће струје додавањем једносмерне и наизменичне струје.

Треба нагласити да се свака струја увек може представити као збир више струја. На пример, струја од 5 А може се сматрати збиром струја 2 и 3 А које теку у једном смеру, или збиром струја 8 и 3 А које теку у различитим правцима, односно, разлика између струја 8 и 3 А. Није тешко пронаћи друге комбинације две или више струја које дају укупно 5 А.

Овде постоји потпуна сличност са принципом сабирања и разлагања сила. Ако на било који објекат делују две подједнако усмерене силе, могу се заменити једном заједничком силом. Силе које делују у супротним смеровима могу се заменити јединичном разликом. Обрнуто, дата сила се увек може сматрати збиром одговарајућих подједнако усмерених сила или разликом супротно усмерених сила.

Није потребно разлагати једносмерне или синусне наизменичне струје на саставне. Ако пулсирајућу струју заменимо збиром једносмерне и наизменичне струје, онда је применом познатих закона једносмерне и наизменичне струје на ове саставне струје могуће решити многе проблеме и извршити потребне прорачуне везане за пулсирајућу струју.

Конвенционалан је концепт пулсирајуће струје као збира једносмерне и наизменичне струје.Наравно, не може се претпоставити да у одређеним временским интервалима једносмерна и наизменична струја заиста теку једна према другој дуж жице. У ствари, не постоје два супротна тока електрона.

У стварности, пулсирајућа струја је једна струја која мења своју вредност током времена. Тачније је рећи да се пулсирајући напон или пулсирајући ЕМФ може представити као збир константне и променљиве компоненте.

На пример, на Сл. 2 показује како се алгебарски константна емф једног генератора додаје променљивој емф другог генератора. Као резултат, имамо пулсирајући ЕМФ који изазива одговарајућу пулсирајућу струју. Условно, међутим, може се сматрати да константна ЕМФ ствара једносмерну струју у колу, а наизменична ЕМФ - наизменичну струју, која, када се сабере, формира пулсирајућу струју.

Свака пулсирајућа струја се може окарактерисати максималним и минималним вредностима Итак-а и Итин-а, као и њеним константним и променљивим компонентама. Константна компонента је означена са И0. Ако је наизменична компонента синусоидна струја, онда се њена амплитуда означава са Ит (све ове величине су приказане на слици 2).

Не треба га мешати са Ит и Итаком. Такође, максималну вредност тренутног таласа Имак не треба називати амплитудом. Термин амплитуда се обично односи само на наизменичне струје. Што се тиче пулсирајуће струје, можемо говорити само о амплитуди њене променљиве компоненте.

Константна компонента пулсирајуће струје може се назвати њеном просечном вредношћу Иав, односно средњом аритметичком вредношћу. Заиста, ако узмемо у обзир промене у једном периоду пулсирајуће струје приказане на Сл.2, јасно се види следеће: у првом полупериоду се струји од 15 мА додаје низ вредности варирањем компоненте струје, варирајући од 0 до 10 мА и назад до 0, ау другој половини -циклуса, потпуно исте вредности струје се одузимају од струје од 15 мА.

Дакле, струја од 15 мА је заиста просечна вредност. Пошто је струја пренос електричних наелектрисања кроз попречни пресек жице, онда је Иав вредност такве једносмерне струје која у једном периоду (или за читав број периода) носи исту количину електричне енергије као ова пулсирајућа струја .

За синусоидну наизменичну струју вредност Иав по периоду је нула јер је количина електричне енергије која је прошла кроз попречни пресек проводника у једном полупериоду једнака количини електричне енергије која пролази у супротном смеру током другог полупериода. На графовима струја који показују зависност струје и од времена т, количина струје коју носи струја изражава се површином фигуре ограничене кривом струје, пошто је количина електричне енергије одређена производ који то .

За синусоидну струју површине позитивног и негативног полуталаса су једнаке.У пулсирајућој струји приказаној на сл. 2, током прве половине периода, количина електричне енергије коју носи компонента наизменичне струје додаје се количини електричне енергије коју носи струја Иав (осенчена област на слици). И током другог полуциклуса повлачи се потпуно иста количина електричне енергије. Као резултат тога, током читавог периода преноси се иста количина електричне енергије као код једне једносмерне струје Иав, односно површина правоугаоника Иав Т једнака је површини ограниченој кривом таласне струје.

Дакле, константна компонента или средња вредност струје одређена је преносом електричних наелектрисања кроз попречни пресек жице.

Тренутна једначина приказана на сл. 2 очигледно треба написати у следећем облику:

Снага пулсирајуће струје мора се израчунати као збир снага њених компонентних струја. На пример, ако струја приказана на Сл. 2, пролази кроз отпорник отпора Р, тада је његова снага

где је И = 0.7Им ефективна вредност променљиве компоненте.

Можете увести концепт ефективне вредности таласне струје Ид. Снага се израчунава на уобичајен начин:

Изједначавајући овај израз са претходним и редукујући га са Р, добијамо:

Исти односи се могу добити и за напоне.