LC sönümlü dalganın analizi

[Peak2Peak]

Şöle bir devrem var.Bazı yerleri kafama yatmadı.
Similasyonda görülen ve çoğu yerde anlatılanı söyleyeyim.
Kapasitör ve bobin şarj oluyor.Sonra kapasitörün içinde enerji bobine aktarılıyor.Mesela neden bobin kapasitöre dolmuyor.
Bobinde dolum yönü neden değişmiyor

 

[taydin]

Öncelikle bobini çok iyi anlaman lazım. RLC devreleri basit görünse de kafada canlandırılması ve anlaşılması zordur. Bobini tam olarak anlamadıysan çok daha zordur.

Aşağıdaki falstad devresini incele ve ne olup bittiğini tam olarak anlamaya çalış. Bobin, içinden geçen akım ile kendi manyetik alanında enerji depolar. Eğer bu akımı ani olarak kesmeye kalkarsan da bu akımı geçirmeye devam etmek ister ve bunun için de çok yüksek voltajlar oluşturabilir. Bunu gözlemleyip tam olarak anladıktan sonra yukarıda RLC devreye dönelim.

https://tinyurl.com/yzzyj5uh

Aşağıdaki grafikte sarı eğrı bobin akımı, yeşil eğri de bobin voltajı.

 

[taydin]

Bu falstad temel devrelerin analizi konusunda gerçekten çok yararlı. Yukarıdaki RLC devreyi kurup simule edince daha net fikir veriyor. Linki açıp bizzat simulasyonu yapman ve akımın akış şeklini görmen lazım.

https://tinyurl.com/yekyh4kw

RLC sistemleri kafanda canlandırmanın bir diğer yolu da mekanik karşılığı üzerinde düşünmek. Mesela şöyle bir örnek üzerinden gidelim. Bir uzay gemisinin içerisindeyiz ve ortam tamamen yer çekimsiz. Uzay gemisinin duvarına bir yay bağlıyoruz, yayın ucuna da demir bir kütle bağlıyoruz. Sonra da yay ve kütleyi hareketsiz kalacak şekilde dengeliyoruz (aslında bir süre kendi haline bıraksak gene dengelenecek ama fazla beklemek istemiyoruz).

Bu sistemde yay kondansatöre, demir kütle bobine, uzay gemisinin içindeki hava da dirence karşılık geliyor. Şimdi sistem bu şekilde denge durumunda iken, aniden demir kütleye bir mıknatıs yaklaştırdık. Demir kütle mıknatısa doğru hareket etmeye başlayacak, yay da uzayacak, sonra yay kuvveti mıknatıs çekiminden fazla olacak ve kütle geri gidecek, sonra tekrar mıknatısa doğru ve sonra tekrar geri. Ama hava sürtünmesinin etkisiyle eninde sonunda sistem tekrar hareketsiz hale gelecek, ve mıknatısın varlığından dolayı sistemin denge konumu değişmiş olacak.

Keşke erişilebilir bir fizik simulasyon programı olsa da bunun görsel olarak simulasyonunu yapabilsek.

 

[TRON]

Bu devreyi 78li yıllarda lise fizik dersinden hatırlıyorum. Self-kapasitör devredir. Bobin zıt emk ile tekrar kapasiteyi dolduruyor kapasitenin yükü tekrar bobine boşalıyor. Rezonansa geldikleri frekansta sönümlenen bir dalga ortaya çıkıyor. (Teoride bu sönümleme sıfıra yaklaşır ama asla sönme gerçekleşmez)
Sayfanın sonunda devreden ilham alan marki guglielmo marconinin, zil devresi ile sürdüğü bu LC rezonatörünün içindeki bir Tesla bobinini (şema ve görsellerde vardı) toprağa ve antene bağlayarak ilk mors vericisini oluşturduğu ifade ediliyordu.

Yıllar sonra, öğretmen olarak laboratuvardaki zil destekli Tesla bobini ile içine değişik seyreltilmiş gazlar dolu crooks (Geissler) tüplerini yakıyordum. Tesadüf tabiki.
Yoksa şimdi okullarda böyle takım taklavatlar yok.
Oysa ilk öğretmenliğe başladığım Ilgaz dağı'nın tepesindeki okulda toriçelli takımı ve ispirto ile çalışan lokomotif motoru bile vardı.
Neyse eskileri fazla yad ettim.
Kandiliniz mübarek olsun.

 

[kesmez]

seri bağlı yay ve amortisör sistemine benziyor. kuvvet uygulandığı ilk anda yay esniyor, sonra tekrar uzarken amortisörü itiyor, sıkışırken amortisör uzuyor. böyle zayflayarak devam ediyor.

 

[Peak2Peak]

yorumlarınız için teşekkürler
bobin grafiğin hiç negatif kısımlarına geçmiyor.Bobinin kapasitör gibi kutupları yok.Galiba ondan mı?

 

[by lent]

Sanırım bunun günümüz en iyi örneği elektronik kanarya zili; bobin hoparlör un kendisi düğmeye bastıkça dolan elk kond birikip hoparlorde git gel yapıyor. Biz bunu seviyesi duymayana kadar düşen azalan bir tekrarlama olarak duyariz.

 

[taydin]

bobin grafiğin hiç negatif kısımlarına geçmiyor.Bobinin kapasitör gibi kutupları yok.Galiba ondan mı?

Bobinin voltajı negatif kısma geçiyor, akımı her zaman pozitifte kalıyor. Bobin akımının değişmesi için burada pilin diğer yönde bağlanması lazım.

 

[Peak2Peak]

Bobinin voltajı negatif kısma geçiyor, akımı her zaman pozitifte kalıyor. Bobin akımının değişmesi için burada pilin diğer yönde bağlanması lazım.

ama kapasitör ters yönde şarj oluyor ve bobine ters yönde akım basıyor

 

[taydin]

ama kapasitör ters yönde şarj oluyor ve bobine ters yönde akım basıyor

Falstad simulatöründe akımı tekrar gözlemle. Bobin akımının yönü hiçbir zaman değişmiyor.

 

[Peak2Peak]

haklısın hocam öle gözüküyor hiç değişmiyor.Ama kapasitör böle doluyken yani kapasitörün negatif plakasında negatif voltaj varken akımın artıdan eksiye akması yani topraktan yukarı akması gerekmiyor mu?

 

[taydin]

Kondansatörde senin işaretlediğin gibi bir polarite oluşmasının sebebi bobinin kendi içinden geçek akımı muhafaza etmek istemesi. Yani bobin kondansatörü zorluyor, kondansatör bobini değil. Senin oradaki okun yönü doğru değil, bobin kondansatörden akım geçiriyor.

 

[Endorfin35+]

Bu falstad temel devrelerin analizi konusunda gerçekten çok yararlı.

Hımmm. Birileri falstad ı sevmeye başlamış.

 

[Peak2Peak]

1. Bölge kapasitör ve bobinin artı yönde şarj olduğu sonunda ise kapasitörün tam şarj bobinin tam şarj ulaşmadığı bölgedir.1. bölgenin sonunda 1v gibi gerilim gözükmektedir.Bobin daha dolmamış gözükmektedir.Çünkü daha kapasitörün enerjisinide alacaktır.
2.bölge kapasitörün akımının negatif yönde bobinine dolması ile sonuuçlanır.Bu bölgenin sonunuda bobinde hem kendi enerjisi hemde kapasitörün enerjisi bulunmaktadır.Kapasitör boştur.
3.Bu bölümde bobin enerjisi kapasitöre aktarmaktadır.Kapasitör ters yönde şarj olmaktadır.
4.Ters yönde şarj olmuş kapasitör enerjiyi nereye aktarıyor hem boşalıyor bobin akımı da azalıyor bilemiyorum.

 

[taydin]

Kondansatör hem bobin üzerinden hem de kaynak direnç üzerinden deşarj oluyor. Direnç de akımı ısıya dönüştürdüğü için kondansatörün bir sonraki şarjı daha düşük seviyeli oluyor.

Yukarıdaki anlatımın genel hatlarıyla doğru, ama bobinden şarj oluyor diye bahsedersen sanki kondansatör gibi bir davranışta bulunduğunu çağrıştırıyorsun. Bobin o şekilde çalışmıyor. Bobinde akım değiştikçe voltaj üretiliyor.

[math]V = L\ \frac{dI}{dt}[/math]
Akım artarsa bobinin tepesi pozitif oluyor, akım azalırsa polarite ters dönüyor ve bobinin aşağısı pozitif oluyor.

 

[Peak2Peak]

Kondansatör hem bobin üzerinden hem de kaynak direnç üzerinden deşarj oluyor. Direnç de akımı ısıya dönüştürdüğü için kondansatörün bir sonraki şarjı daha düşük seviyeli oluyor.

Yukarıdaki anlatımın genel hatlarıyla doğru, ama bobinden şarj oluyor diye bahsedersen sanki kondansatör gibi bir davranışta bulunduğunu çağrıştırıyorsun. Bobin o şekilde çalışmıyor. Bobinde akım değiştikçe voltaj üretiliyor.

[math]V = L\ \frac{dI}{dt}[/math]
Akım artarsa bobinin tepesi pozitif oluyor, akım azalırsa polarite ters dönüyor ve bobinin aşağısı pozitif oluyor.

bobin üzerinden nasıl deşarj oluyor akım yönü belirttiğim gibi değilse?

 

[taydin]

bobin üzerinden nasıl deşarj oluyor akım yönü belirttiğim gibi değilse?

Diğer yönde deşarj oluyor. Senin gösterdiğin yönde deşarj olsaydı bobinin akımı yön değiştirmiş olurdu. Ama simulasyonda gördüğün üzere bobin akımı hep aynı yönde kalıyor ve senin belirttiğin ok yönünün tersi.

 

[taydin]

MicroCap ile simulasyon sonuçlarını da koyalım. Mavi grafik bobin üzerindeki voltaj, kırmızı grafik bobin akımı, yeşil grafik kondansatör akımı.

Bu sonuçlar üzerinde düşünmeye devam et. Anlamadığın yerler konusunda tartışalım, belki ikimiz de yeni birşeyler öğreneceğiz.

 

[Peak2Peak]

üstüne düştükçe çorba oluyor düşeneyim biraz

 

[Sercan]

üstüne düştükçe çorba oluyor düşeneyim biraz

Çorba kuru soğandan iyidir. Mideni yakmaz.

Bence -devrenin ne olduğunu bilmiyorum- bununla ilgili ufak bir işlevi olan devre kursan anlaman daha da kolaylaşır.