Для питания полупроводниковых и электронных приборов активных электрических цепей необходимо постоянное питающее напряжение. С этой целью используются преобразователи химической энергии в энергию электрическую (гальванические элементы, аккумуляторы), термоэлектрические преобразователи (термоэлементы, солнечные батареи), а также выпрямители – устройства, преобразующие гармоническое напряжение в напряжение знакопостоянное с теми или иными допустимыми флюктуациями относительно его среднего значения.
Схема простейшего выпрямителя приведена на рис. 11.16. Если к этой нелинейной цепи подвести гармоническое воздействие, то спустя определенное время в ней установятся периодические колебания, которые, естественно, не будут гармоническими. Постоянная составляющая напряжения на зажимах резистивной нагрузки выпрямителя этих периодических колебаний и представляет собой выпрямленное постоянное напряжение. Гармоники же колебания оказывают мешающее действие на работу питаемых устройств. Для снижения их уровня в рассматриваемый простейший выпрямитель введен конденсатор. Емкость конденсатора выбирается такой, чтобы его сопротивление на частотах гармоник, начиная с первой, было бы значительно меньше сопротивления нагрузки выпрямителя, т. е. чтобы (1/w С) < Rн или w CRн <1. Ясно, что чем сильнее неравенство, т. е. чем больше постоянная времени t = RнC превышает период Т = 2p /w гармонического воздействия, тем меньше амплитуды гармоник напряжения на зажимах нагрузки, обусловленных гармониками тока.
При выбранных на рис.11.16 положительных направлениях напряжений в силу однонаправленного характера проводимости диода напряжение uc(t) на зажимах нагрузки будет создаваться лишь положительными полуволнами выпрямляемого напряжения. Следовательно, и напряжение на конденсаторе всегда будет положительным.
Вскелете животных и человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами. например, у человека – кости конечностей, нижняя челюсть, череп, фаланги пальцев. рычажные механизмы скелета обычно рассчитаны на выигрыш в скорости при потери в силе. рассмотрим условия равновесия рычага на примере черепа. здесь ось вращения рычага проходит через сочленение черепа с первым позвонком. спереди от точки опоры на относительно коротком плече действует сила тяжести головы , позади – сила тяги мышц и связок, прикрепленных к затылочной кости. рука тоже представляет собой совершенный рычаг, точка опоры которого находится в локтевом суставе. действующей силой является сила двуглавой мышцы (бицепс), которая прикрепляется к бугорку лучевой кости, преодолеваемым сопротивлением является груз , приложенный к кисти. под действием силы рычаг – рука поднимает груз, находящийся на ладони. точка приложения силы находится на расстоянии =3 см (т.е. плечо силы =3 см), а плечо силы тяжести =30 см. таким образом, чтобы удержать груз , необходимо усилие мышцы, в десять раз превышающую величину груза . то, что проигрываем здесь в силе, не имеет особого значения, - мышца обладает достаточно большой силой. зато важно то, что, проигрывая в силе, мы выигрываем в других отношениях. небольшое сокращение длины мышцы позволяет в данном случае осуществить значительное перемещение ладони с грузом (мы можем поднять груз даже к плечу). кроме того, мы выигрываем в скорости перемещения. мышцы не могут быстро сокращаться; к счастью, при таком рычаге этого не требуется: скорость перемещения ладони с грузом оказывается в 10 раз больше скорости сокращения мышцы. другими словами, проигрывая в 10 раз силе, мы во столько же раз выигрываем в длине и скорости перемещения груза.
Рычаг - простейший механизм, позволяющий меньшей силой уравновесить большую; представляет собой твёрдое тело, вращающееся вокруг неподвижной опоры. рычаг используется для получения большего усилия на коротком плече с меньшего усилия на длинном плече (или для получения большего перемещения на длинном плече с меньшего перемещения на коротком плече) . сделав плечо рычага достаточно длинным, теоретически, можно развить любое усилие. во многих случаях в повседневной жизни мы пользуемся такими простейшими механизмами, как: •наклонная плоскость, •с блоков, •используют также клин, винт. такие инструменты, как мотыга или весло, применялись, чтобы уменьшить силу, которую необходимо было прикладывать человеку. безмен, позволивший изменять плечо приложения силы, что сделало использование весов более удобным. пример составного рычага, используемого в повседневной жизни, можно найди в щипчиках для ногтей. подъемные краны, двигатели, плоскогубцы, ножницы, а также тысячи других механизмов и инструментов используют рычаги в своей конструкции. рычаги так же распространены и в быту. вам было бы гораздо сложнее открыть туго завинченный водопроводный кран, если бы у него не было ручки в 3-5 см, которая представляет собой маленький, но эффективный рычаг. то же самое относится к гаечному ключу, которым вы откручиваете или закручиваете болт или гайку. чем длиннее ключ, тем легче вам будет открутить эту гайку, или наоборот, тем туже вы сможете её затянуть. при работе с особо крупными и тяжелыми болтами и гайками, например при ремонте различных механизмов, автомобилей, станков, используют гаечные ключи с рукояткой до метра. другой яркий пример рычага в повседневной жизни – самая обычная дверь. попробуйте открыть дверь, толкая её возле крепления петель. дверь будет поддаваться тяжело. но чем дальше от дверных петель будет располагаться точка приложения усилия, тем легче вам будет открыть дверь. прыжки в высоту с шестом – тоже наглядный пример. при рычага длинной около трех метров (длинна шеста для прыжков в высоту – около пяти метров, следовательно, длинное плечо рычага, начинающееся в месте перегиба шеста в момент прыжка, составляет около трех метров) и правильного приложения усилия, спортсмен взлетает на головокружительную высоту до шести метров.
Для питания полупроводниковых и электронных приборов активных электрических цепей необходимо постоянное питающее напряжение. С этой целью используются преобразователи химической энергии в энергию электрическую (гальванические элементы, аккумуляторы), термоэлектрические преобразователи (термоэлементы, солнечные батареи), а также выпрямители – устройства, преобразующие гармоническое напряжение в напряжение знакопостоянное с теми или иными допустимыми флюктуациями относительно его среднего значения.
Схема простейшего выпрямителя приведена на рис. 11.16. Если к этой нелинейной цепи подвести гармоническое воздействие, то спустя определенное время в ней установятся периодические колебания, которые, естественно, не будут гармоническими. Постоянная составляющая напряжения на зажимах резистивной нагрузки выпрямителя этих периодических колебаний и представляет собой выпрямленное постоянное напряжение. Гармоники же колебания оказывают мешающее действие на работу питаемых устройств. Для снижения их уровня в рассматриваемый простейший выпрямитель введен конденсатор. Емкость конденсатора выбирается такой, чтобы его сопротивление на частотах гармоник, начиная с первой, было бы значительно меньше сопротивления нагрузки выпрямителя, т. е. чтобы (1/w С) < Rн или w CRн <1. Ясно, что чем сильнее неравенство, т. е. чем больше постоянная времени t = RнC превышает период Т = 2p /w гармонического воздействия, тем меньше амплитуды гармоник напряжения на зажимах нагрузки, обусловленных гармониками тока.
При выбранных на рис.11.16 положительных направлениях напряжений в силу однонаправленного характера проводимости диода напряжение uc(t) на зажимах нагрузки будет создаваться лишь положительными полуволнами выпрямляемого напряжения. Следовательно, и напряжение на конденсаторе всегда будет положительным.