Arus impuls

Di berbagai perangkat elektronik, misalnya, dalam peralatan elektronik dan semikonduktor, yaitu di amplifier, penyearah, radio, generator, televisi, serta di mikrofon karbon, telegraf, dan banyak perangkat lainnya, riak arus dan voltase banyak digunakan… Agar jangan mengulang penalaran dua kali, kita hanya akan berbicara tentang arus, tetapi segala sesuatu yang berhubungan dengan arus juga berlaku untuk voltase.

Arus pulsa yang memiliki arah konstan tetapi berubah nilainya bisa berbeda. Terkadang nilai saat ini berubah dari nilai bukan nol tertinggi ke terendah. Dalam kasus lain, arus dikurangi menjadi nol. Jika rangkaian arus searah terputus pada frekuensi tertentu, maka untuk beberapa interval waktu tidak ada arus dalam rangkaian.

Dalam gambar. 1 menunjukkan grafik berbagai arus gelombang. Dalam gambar. 1, a, b, perubahan arus terjadi menurut kurva sinusoidal, tetapi arus ini tidak boleh dianggap sebagai arus bolak-balik sinusoidal, karena arah (tanda) arus tidak berubah. Dalam gambar.1, c menunjukkan arus yang terdiri dari pulsa terpisah, yaitu, "kejutan" arus pendek, dipisahkan satu sama lain oleh jeda dengan durasi lebih besar atau lebih kecil, dan sering disebut arus pulsa. Arus pulsa yang berbeda berbeda satu sama lain dalam bentuk dan durasi pulsa, serta dalam tingkat pengulangan.

Lebih mudah untuk mempertimbangkan arus berdenyut dalam bentuk apa pun sebagai jumlah dari dua arus - langsung dan bolak-balik, disebut arus jangka atau komponen. Setiap arus berdenyut memiliki komponen DC dan AC. Ini tampak aneh bagi banyak orang. Nyatanya, arus pulsa adalah arus yang mengalir sepanjang waktu dalam satu arah dan mengubah nilainya.

Bagaimana Anda tahu itu berisi arus bolak-balik yang mengubah arah? Namun, jika dua arus - langsung dan bolak-balik - melewati kabel yang sama secara bersamaan, ternyata arus pulsa akan mengalir di kabel tersebut (Gbr. 2). Dalam hal ini, amplitudo arus bolak-balik tidak boleh melebihi nilai arus searah. Arus searah dan bolak-balik tidak dapat mengalir secara terpisah melalui kabel. Mereka menambah aliran umum elektron yang memiliki semua sifat arus yang berdenyut.

Beras. 1. Grafik berbagai arus gelombang

Penambahan arus AC dan DC dapat ditunjukkan secara grafis. Dalam gambar. 2 menunjukkan grafik arus searah sebesar 15 mA dan arus bolak-balik dengan amplitudo 10 mA. Jika kita menjumlahkan nilai arus ini untuk masing-masing titik waktu, dengan mempertimbangkan arah (tanda) arus, kita mendapatkan grafik arus gelombang yang ditunjukkan pada gambar. 2 dengan garis tebal. Arus ini bervariasi dari yang rendah 5 mA hingga yang tinggi 25 mA.

Penambahan arus yang dipertimbangkan menegaskan validitas representasi arus berdenyut sebagai jumlah arus searah dan arus bolak-balik. Kebenaran representasi ini juga dikonfirmasi oleh fakta bahwa dengan bantuan beberapa perangkat dimungkinkan untuk memisahkan komponen arus ini satu sama lain.

Beras. 2. Memperoleh arus berdenyut dengan menambahkan arus searah dan bolak-balik.

Harus ditekankan bahwa arus apa pun selalu dapat direpresentasikan sebagai jumlah dari beberapa arus. Misalnya, arus 5 A dapat dianggap sebagai jumlah arus 2 dan 3 A yang mengalir dalam satu arah, atau jumlah arus 8 dan 3 A yang mengalir dalam arah yang berbeda, dengan kata lain, perbedaan antara arus 8 dan 3 A. Tidaklah sulit menemukan kombinasi lain dari dua arus atau lebih yang menghasilkan total 5 A.

Di sini ada kemiripan yang lengkap dengan prinsip penambahan dan penguraian gaya. Jika dua gaya yang diarahkan sama bekerja pada suatu benda, mereka dapat digantikan oleh satu gaya yang sama. Gaya yang bekerja dalam arah yang berlawanan dapat diganti dengan perbedaan satuan. Sebaliknya, gaya tertentu selalu dapat dianggap sebagai jumlah dari gaya-gaya yang berarah sama atau selisih antara gaya-gaya yang berarah berlawanan.

Tidak perlu menguraikan arus bolak-balik langsung atau sinusoidal menjadi arus komponen. Jika kita mengganti arus berdenyut dengan jumlah arus searah dan bolak-balik, maka dengan menerapkan hukum arus searah dan bolak-balik yang diketahui ke arus komponen ini, dimungkinkan untuk menyelesaikan banyak masalah dan membuat perhitungan yang diperlukan terkait dengan arus berdenyut.

Konsep arus berdenyut sebagai jumlah arus searah dan arus bolak-balik adalah konvensional.Tentu saja, tidak dapat diasumsikan bahwa pada interval waktu tertentu arus searah dan bolak-balik benar-benar mengalir satu sama lain di sepanjang kabel. Faktanya, tidak ada dua aliran elektron yang berlawanan.

Pada kenyataannya, arus yang berdenyut adalah arus tunggal yang nilainya berubah seiring waktu. Lebih tepat untuk mengatakan bahwa tegangan pulsa atau EMF pulsa dapat direpresentasikan sebagai jumlah dari komponen konstan dan variabel.

Misalnya, pada Gambar. 2 menunjukkan bagaimana secara aljabar ggl konstan dari satu generator ditambahkan ke ggl variabel dari generator lain. Akibatnya, kami memiliki EMF berdenyut yang menyebabkan arus berdenyut yang sesuai. Namun, secara bersyarat, dapat dianggap bahwa EMF konstan menciptakan arus searah di sirkuit, dan EMF bolak-balik - arus bolak-balik, yang, jika dijumlahkan, membentuk arus berdenyut.

Setiap arus berdenyut dapat dicirikan oleh nilai maksimum dan minimum Itax dan Itin, serta komponen konstan dan variabelnya. Komponen konstanta dilambangkan dengan I0. Jika komponen bolak-balik adalah arus sinusoidal, maka amplitudonya dilambangkan dengan Itu (semua kuantitas ini ditunjukkan pada Gambar 2).

Seharusnya tidak bingung dengan Itu dan Itax. Juga, nilai maksimum gelombang Imax saat ini tidak boleh disebut amplitudo. Istilah amplitudo biasanya hanya mengacu pada arus bolak-balik. Mengenai arus pulsa, kita hanya dapat berbicara tentang amplitudo komponen variabelnya.

Komponen konstan dari arus pulsa dapat disebut nilai rata-rata Iav, yaitu nilai rata-rata aritmatika. Memang, jika kita mempertimbangkan perubahan dalam satu periode arus pulsa yang ditunjukkan pada Gambar.2, berikut ini terlihat jelas: pada setengah siklus pertama, sejumlah nilai ditambahkan ke arus 15 mA dengan memvariasikan komponen arus, bervariasi dari 0 hingga 10 mA dan kembali ke 0, dan pada paruh kedua -cycle, nilai arus yang persis sama dikurangi dari arus 15 mA.

Oleh karena itu, arus 15 mA sebenarnya adalah nilai rata-rata. Karena arus adalah transfer muatan listrik melalui penampang kabel, maka Iav adalah nilai dari arus searah yang dalam satu periode (atau untuk seluruh periode) membawa jumlah listrik yang sama dengan arus pulsa ini .

Untuk arus bolak-balik sinusoidal, nilai Iav per periode adalah nol karena jumlah listrik yang melewati penampang konduktor dalam satu setengah periode sama dengan jumlah listrik yang melewati arah yang berlawanan selama setengah periode lainnya. Pada grafik arus yang menunjukkan ketergantungan arus i pada waktu t, jumlah listrik yang dibawa oleh arus dinyatakan dengan luas daerah yang dibatasi oleh kurva arus, karena jumlah listrik ditentukan oleh produk yang itu.

Untuk arus sinusoidal, luas setengah gelombang positif dan negatif adalah sama.Pada arus berdenyut ditunjukkan pada gambar. 2, selama setengah periode pertama jumlah listrik yang dibawa oleh komponen AC ditambahkan dengan jumlah listrik yang dibawa oleh arus Iav (area yang diarsir pada gambar). Dan selama setengah siklus kedua, jumlah listrik yang sama persis ditarik. Akibatnya, jumlah listrik yang sama ditransfer sepanjang seluruh periode seperti arus searah tunggal Iav, yaitu luas persegi panjang Iav T sama dengan luas yang dibatasi oleh kurva arus gelombang.

Dengan demikian, komponen konstan atau nilai rata-rata arus ditentukan oleh transfer muatan listrik melalui penampang kawat.

Persamaan saat ini ditunjukkan pada Gambar. 2 jelas harus ditulis dalam bentuk berikut:

Kekuatan arus yang berdenyut harus dihitung sebagai jumlah kekuatan arus komponennya. Misalnya, jika arus ditunjukkan pada Gambar. 2, melewati resistor dengan resistansi R, maka kekuatannya adalah

dimana I = 0.7Im adalah nilai rms dari komponen variabel.

Anda dapat memperkenalkan konsep nilai rms dari Id arus gelombang. Daya dihitung dengan cara biasa:

Menyamakan ungkapan ini dengan yang sebelumnya dan menguranginya dengan R, kita mendapatkan:

Hubungan yang sama dapat diperoleh untuk tekanan.