Стоячие волны

Если вы - начинающий в электронике, то задайте ваш вопрос тут. Расскажите что вы уже сделали чтобы найти ответ на свой вопрос, опишите свои рассуждения.
Poznajuschij
Сообщения: 217

Сообщение Poznajuschij » 13 ноя 2015, 11:02

Давно хотел разобраться в вопросе стоячих вол в катушках Тесла... Получается, что при резонансе напряжений в первичном контуре DRSSTC образовывается стоячая волна? И вообще можно считать, что в любом LC контуре, который работает на резонансной частоте есть стоячие волны? Не понятно вообще, как там может быть стоячая волна, если в контур укладывается только четверть этой волны???

Стоячие волны в разомкнутой линии различной длины
Изображение

Стоячие волны в короткозамкнутой линии различной длины
Изображение

http://www.radioingener.ru/stoyachie-volny-v-liniyax/

Аватара пользователя
BSVi
Адепт
Сообщения: 3383
Откуда: Киев

Сообщение BSVi » 13 ноя 2015, 11:35

На самом деле про стоячую волну некорректно говорить по отношению к первичке. Первичка - это система с сосредоточенными элементами, а значит не имеет пространственного распределения. Поэтому, про стоячую волну говорят в линиях и волноводах. Там где на электрические параметры влияет непосредственно геометрия.

Стоячая волна образуется из-за того, что падающая волная отражается от края линии и отраженная часть не дает вырасти амплитуде падающей волны. В колебательном-же контуре ничего никуда не отражается. Зато, есть похожий процесс, состоящий в том, что амплитуда напряжений на выводах катушки одинаковый в каждом периоде.
.

Poznajuschij
Сообщения: 217

Сообщение Poznajuschij » 13 ноя 2015, 11:47

Хорошо, но вторичка тогда как работает? Вот есть у нее LC резонанс и есть у нее длинна линии... Технически же получается, что частота четверть волны для этой длинны провода далеко на всегда совпадает с частотой LC резонанса, образованного катушкой из этого провода и тороидом...
Стоит ли там волна? И опят таки как она там может стоять, если ее там только четверть помещается :?

Аватара пользователя
BSVi
Адепт
Сообщения: 3383
Откуда: Киев

Сообщение BSVi » 13 ноя 2015, 13:39

Как стоит не целая волна хорошо показано на первой картинки по твоей ссылке. Во вторичке волна не стоит. Во-первых, потому, что есть нагрузка, во-вторых, потому, что вторичка нагружена на емкость. В-третьих потому, что вторичка - это не линия, а катушка :)

Для стоячей волны (если мы хотим определить стоячую волну по длине провода) этот провод должен быть разомкнут и у него не должно быть емкости. Вторичка-же теслы нагружена на емкость, поэтому резонанс по длине провода не совпадает с LC резонансом.

Poznajuschij
Сообщения: 217

Сообщение Poznajuschij » 13 ноя 2015, 15:15

А в катушке не может быть стоячей волны? Тогда о чем писал Тесла? Что он имел ввиду?

Аватара пользователя
BSVi
Адепт
Сообщения: 3383
Откуда: Киев

Сообщение BSVi » 13 ноя 2015, 19:42

Еще разок - катушка - система с сосредоточенными параметрами. В ней не бывает стоячих волн (впрочем, как и бегущих).

С другой стороны, можно подумать, что если размотать катушку, то ее провод станет эквивалентной полосковой линией. Не станет. Так как магнитные поля витков катушки взаимодействуют между собой. И эта линия будет обладать совсем другими параметрами по сравнению с катушкой.

Не хочу обидеть Николу, но он воспринимал это все на интуитивном уровне и сейчас даже хорошо учащийся школьник знает больше чем знал он.

neon
Сообщения: 108
Откуда: Россия, Казань

Сообщение neon » 13 ноя 2015, 20:14

BSVi писал(а):Не хочу обидеть Николу, но он воспринимал это все на интуитивном уровне и сейчас даже хорошо учащийся школьник знает больше чем знал он.

не хочу обидеть вас, но в вашем случае это проявление невежества. Впрочем, если вы хорошо учились, это не удивительно.

Начнём с примитивных вещей, которые проходят в школе (предполагаю, что система образования на Украине в корне отличается от Российской). Дабы подкрепить свои слова, начнём с чтения статьи «RF coils, helical resonators and voltage magnification by coherent spatial modes» и видим, что вторичный колебательный контур трансформатора Тесла по своим свойствам ближе к объемным резонаторам, чем к обычным индуктивностям. Он является волноводом со спиральной системой замедления фазовой скорости. После прочтения появляются стоячие волны и ещё много чего. А если дневники Тесла почитать, так вообще всё встаёт на свои места. Можно и методику расчёта посмотреть резонансных трансформаторов: http://x-faq.ru/index.php?action=dlatta ... attach=487

Так и переписывают историю, уменьшая заслуги великих людей.

Poznajuschij писал(а):А в катушке не может быть стоячей волны? Тогда о чем писал Тесла? Что он имел ввиду?

В своих дневниках и патентах Никола Тесла отмечал, что длина катушки вторичного резонансного контура должна быть равной, или нечетнократно равной одной четверти длины волны электромагнитного возмущения в системе. При таких геометрических размерах системы вторичный колебательный контур трансформатора Тесла ведет себя как четвертьволновой резонатор и по поверхности катушки в зависимости от длины волны распределяются, так называемые нули и пучности — минимумы и максимумы напряжения.

Аватара пользователя
BSVi
Адепт
Сообщения: 3383
Откуда: Киев

Сообщение BSVi » 13 ноя 2015, 20:42

Так и переписывают историю, уменьшая заслуги великих людей.

Да не собираюсь я уменьшать заслуги Теслы. Для своего времени он был действительно гениален. Просто сейчас каждый первый из него пытается мага сделать.

Вопрос был в другом - должна ли длинна провода был 1/4 длинны волны катушки. Ответ - Не должна быть.

То, что на вторичке четверть синусоиды распределена по ее длине можно легко проверить люминисцентной лампочкой и это действительно так, но к длине провода это не имеет никакого отношения.

neon
Сообщения: 108
Откуда: Россия, Казань

Сообщение neon » 13 ноя 2015, 21:04

правильней говорить не о длине провода, а о длине вторичной катушки. Просто автор темы мог неправильно выразить свои слова, т. к. длина провода связана с длиной вторичной катушки, если её наматывать в один слой. Есть очень хорошая статья, которая даёт ответы на многие вопросы и такое точно в школе не проходят:

«Class Notes: Tesla Coils and the Failure of Lumped-Element Circuit Theory» http://www.tuks.nl/pdf/Reference_Materi ... Theory.pdf

Перевод данной статьи: http://halerman.narod.ru/Failure_of_Classic_Theory.htm

Аватара пользователя
iEugene0x7CA
Адепт
Сообщения: 978
Откуда: Киев

Сообщение iEugene0x7CA » 14 ноя 2015, 04:36

neon писал(а):не хочу обидеть вас, но в вашем случае это проявление невежества. Впрочем, если вы хорошо учились, это не удивительно.

Интересно, один я не понимаю людей, которые тов. Николу Теслу в боги возносят?
Даже поругаться из-за этого готовы, ужас. :mrgreen:

neon
Сообщения: 108
Откуда: Россия, Казань

Сообщение neon » 14 ноя 2015, 08:34

«Невежество — недостаток знаний, необразованность, отсталость. Согласно словарю Ушакова — отсутствие познаний, некультурность, отсталость; в другом, разговорном значении — невоспитанность, невежливость. У Ожегова — отсутствие знаний, некультурность; невежливое поведение».

Причём тут религия? Если BSVi утверждает, что нет никаких стоячих волн и что отличник знает сейчас больше, чем знал Тесла, то этот как раз невежество. Хотел бы я посмотреть на таких школьников, которые на это способны. Свою некомпетентность в этом вопросе BSVi ещё не признал. Ругаться никто не собирался, это же обычные рабочие моменты. Я не просто написал, а дал соответствующие ссылки для предварительного ознакомления. Кто захочет углубиться, то найти дополнительную информацию не сложно.

Poznajuschij
Сообщения: 217

Сообщение Poznajuschij » 14 ноя 2015, 14:43

Так, прочитал статью, хорошая статья!
Что же получается, конструкция катушки Тесла может работать и так и сяк... Зачем спорить, вопрос же в том, на какой частоте она заработала. Большинство пользуются автоподстройкой частоты, а соответственно смысла нет искать длину провода))) Зачем, если обратная связь сама ее поставит на нужную частоту... От сюда и проблемы с ФАПЧ, которая может ее поставить на гармоники и не дать посмотреть на молнии)))
На сколько я понимаю, транзистор при открытии работает как разряд искровика, открывается круто и никаких синусов там нет... будь там синус не все было бы так однозначно, как с импульсным запуском...

Короче, на сколько я понял, если не известна длинна провода катушки, то можно просто покрутить через нее синусом и посмотреть на какой частоте напряжение на конце станет максимальным, это и будет 1\4... Уверен, что при подачи импульса на нее, результат по частоте будет такой же... ведь автоподстройщики ее ставят именно на 1\4... Так?

mutabor
Сообщения: 91

Сообщение mutabor » 17 ноя 2015, 10:03

Короче, на сколько я понял, если не известна длинна провода катушки, то можно просто покрутить через нее синусом и посмотреть на какой частоте напряжение на конце станет максимальным, это и будет 1\4... Уверен, что при подачи импульса на нее, результат по частоте будет такой же... ведь автоподстройщики ее ставят именно на 1\4... Так?

Да именно так, на частоте резонанса будет резкое увеличение тока. А кто такие автоподстройщики? :)
В подтверждение слов о стоячих волнах можно вспомнить основные моменты теории ДЛ: амплитуда зависит от точки (по высоте вторички), причем что важно -не только напряжения ( в обычной индуктивности такое тоже может быть ), но и ток (в верхней части он близок к нулю если нет тора) -вот этого никак не может быть в обычной сосредоточенной катушке -в ней ток обязан быть одинаковым в любой ее части. Далее, вторичка может иметь (и имеет- проверено) резонанс даже в отсутствии конденсатора в виде тора, обычный же контур не умеет работать без емкости. Далее, вторичка также хорошо возбуждается на нечетных гармониках резонансной частоты - обычный контур имеет только одну (резонансную) частоту. Моя катушка например упорно перескакивала на третью или пятую гармонику стоило ткнуть отверткой -пришлось в схему ОС прикрутить фильтр-пробку в виде последовательного LC Контура настроенного на 3ю гармонику, а также емкость, которая зарезает все высшие гармоники, после этого стало стабильно работать на основной частоте.
Кстати пробовал возбуждать на 3й и 5й гармониках -по длине катушки хорошо видны локальные минимумы и максимумы -прямое подтверждение наличия стоячей волны.

Аватара пользователя
BSVi
Адепт
Сообщения: 3383
Откуда: Киев

Сообщение BSVi » 17 ноя 2015, 10:46

в ней ток обязан быть одинаковым в любой ее части

Да, согласен. Действительно, во вторичке есть неизменная зависимость амплитуды от координаты, а значит - стоячая волна.

Кстати пробовал возбуждать на 3й и 5й гармониках -по длине катушки хорошо видны локальные минимумы и максимумы -прямое подтверждение наличия стоячей волны.

И это я тоже замечал, да.

neon
Сообщения: 108
Откуда: Россия, Казань

Сообщение neon » 17 ноя 2015, 17:14

вот очень наглядный пример существования стоячих волн: http://www.g3ynh.info/zdocs/magnetics/a ... llery.html

Аватара пользователя
Kubrikov
Сообщения: 17

Сообщение Kubrikov » 26 июл 2016, 22:40

http://www.falstad.com/circuit/e-index.html

Вот здесь куча наглядных флеш-визуализаций, в том числе и стоячие волны в линии с распределенными LС-параметрами. Даже есть конструктор, можно самому схему нарисовать.

Sanches
Сообщения: 4

Сообщение Sanches » 05 янв 2017, 20:54

Вставлю свои 5 копеек ☺ В универе нам преподавали теорию длинных линий электропередач. В действительности, максимумы напряжений (в теоретических расчетах напряжение равно бесконечности, на практике - в несколько раз выше номинального) длинной ЛЭП, работающей на холостом ходу, возникает, когда 1/4 длины волны равна не физическая длина линии, а ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ. Причем ее можно менять включением в линию установок продольной и поперечной компенсации, индуктивных либо емкостных (конденсаторных батарей и реакторов). Электрическая длина зависит от длины физической и геометрических параметров. Вторичка, имхо, тоже длинная линия с распределенными параметрами, просто со своей геометрией. Вот расчет частоты, на которой возникает данный эффект
5994_1313491352jpg_157_213.jpeg
Другой вопрос в том, что первичка и вторичка не связаны электрически, а магнитный поток сцепляется со всей вторичкой вцелом, а не с началом катушки, поэтому данный эффект в катушках Тесла не применим. У кого есть спортивный интерес, можно взять вторичку, подключить электрически низ к генератору частоты, выставить расчетную частоту и проверить напругу на втором конце :D

Аватара пользователя
Fernanda
Сообщения: 16

Сообщение Fernanda » 18 июн 2017, 14:32

И что по идее тогда должно произойти?

shaxel
Сообщения: 6

Сообщение shaxel » 16 ноя 2017, 16:31

Всем привет. Я знаю что значит четверть волны в трансформаторе Тесла. Там речь идет не о стоячей волне и ни о каком отражении волны в первичке, или во вторичке. Если Wконденсатора = Wкатушки во вторичном контуре, то отражения, по идее, в обычном понимании, вообще не должно возникнуть. Тут какие-то эффекты складывания волн могут возникнуть только при очень которких импульсах при условии, что длина импульса меньше длины провода во вторичке деленная на скорость света. Четвертьволновой резонанс у Тесла это совсем другая вещь. Я практически полностью уверен в своих словах. Смысл в том, что раскачивать вторичный контур (в теории вообще до факта его разноса) можно импульсом c первичной обмотки строго с определенным условием:
1) импульс одного направления (постоянный импульс), когда длина импульса, его длительность не более T свободных колебаний во вторичном контуре /4. а промежуток между импульсами равен 3*(T/4).
2) переменный импульс (переменное направление импульса), когда длина импульса, его длительность не более T свободных колебаний во вторичном контуре /4, а промежуток между импульсами = тоже T/4.

По моему мнению вторичный контур можно раскачать ТОЛЬКО при соблюдении этих условий. Это и есть четвертьволновой резонанс.

Я не уверен на 100% что Тесла именно это имел в виду, но я уверен на 100% что мои условия должны соблюдаться строго!

Кому интересно, могу дать мыло shaxel@mail.ru и там уже скойпом поделиться. Могу полностью объяснить почему должны соблюдаться данные условия.
Встречная просьба: скиньте статьи или ссылки на статьи Теслы где упоминается четверть волны! и где упоминается что энергия в его трансформаторе складывается!. Запарился уже читать кучу всего и выискивать...
Спасибо.
Последний раз редактировалось shaxel 16 ноя 2017, 16:46, всего редактировалось 2 раза.

shaxel
Сообщения: 6

Сообщение shaxel » 16 ноя 2017, 16:37

И еще, мне многие скажут, что классический колебательный контур, это когда частота воздействия равна собствтенной частоте контура, а про T/4 ничего на сказано. Да, но в этом случае как вырастет амплитуда? а 100, 200, 300% ? Будет ли она расти не останавливаясь? Нет (если вдруг я не прав - поправьте, тут тоже на 100% не уверен, или подтвердите чтоб я был уверен). А при моих условиях будет расти! Во вторичном контуре будет постоянное накопление энергии, в идеале, пока не пробьет нафиг изоляцию эмальпровода, или не пробьет диэлектрик конденсатора вторичного контура. Главное чтоб омические потери за такт во вторичном контуре были хоть немного меньше энергии импульса, добавляемого с первичного контура. Если потери будут равны добавке, то будут просто незатухающие колебания. Если добавка будет больше - амплитуда вторичного контура будет расти с каждым тактом...

Аватара пользователя
TAN
Сообщения: 77
Откуда: РФ

Сообщение TAN » 16 ноя 2017, 18:56

О! Вторчиковолносрач! Давно не было. :lol:

На самом деле, вторичка - линия. Из индуктивности витков и емкости между витками, а также на свободное пространство. Такая же линия, как лямбда на 4 штыревая антенна, просто укороченная. Это легко проверить, раскачав ее без тора и сняв зависимость напряженности поля вдоль катушки при раскачке на гармониках. Там несколько пиков будет. На основной моде зависимость напряженности нелинейная, что также говорит о волновом характере процессов в сабже. При укорочении линии емкостью на окружающее пространство (тором), имеем начальный кусок распределения, причем чем больше емкость тора, тем линейнее зависимость и тем ближе линия по своим функциям к простой индуктивности. Длина провуда во вторке тут вообще никаким боком, ибо линия искуственная, с межвитковой емкостью.

Великие научные манускрипты Теслы приплетать сюда не нужно. Кэфир с атсралом тут не причем.

Так что стоячая волна в сабже есть. Но обычная тысла настолько укорочена, что отличия в работе от системы связанных контуров найти сложно.

А возбуждения на 3 и 5 гармониках скорее от того, что они в меандре с полумоста имеют место быть.

shaxel
Сообщения: 6

Сообщение shaxel » 16 ноя 2017, 19:08

Да я тут не про стоячую волну вообще... кто точно знает и может ответить на вопрос: имеем колебательный контур из катушки и конденсатора, он имеет собственную частоту колебаний, имеем внешнее воздействие (пусть наш контур будет неважно каким, параллельным или последовательным) и вот внешняя сила воздействует на контур с такой же частотой. На сколько вырастет амплитуда в контуре? Вырастет ли она только до какого-то конкретного конечного значения?

T1m
Сообщения: 63
Откуда: г. Донецк

Сообщение T1m » 16 ноя 2017, 19:46

Вырастет до значения, когда потери в контуре и накачка равны.
Потери в контуре зависят от циркулирующей мощности, так что все ограничивается мощностью источника питания.

koch
Сообщения: 55
Откуда: Томск

Сообщение koch » 16 ноя 2017, 20:18

shaxel писал(а): На сколько вырастет амплитуда в контуре? Вырастет ли она только до какого-то конкретного конечного значения?


Упрется в добротность колебательного контура.

shaxel
Сообщения: 6

Сообщение shaxel » 16 ноя 2017, 21:55

T1m писал(а):Вырастет до значения, когда потери в контуре и накачка равны.
Потери в контуре зависят от циркулирующей мощности, так что все ограничивается мощностью источника питания.

Надо подумать... в принципе понятно: каждая добавленная за такт от первички к вторичке единица мощности создает дополнительную мощность в омическом сопротивлении. По идее такая же следующая добавленная единица увеличит амплитуду вторичного контура не на единицу а уже меньше, и т.д. Чтоб каждый раз добавлять к амплитуде одно и то же значение, добавляемую мощность точно так же надо повышать в каждом такте. Вы это имели в виду?

Вернуться в «Для начинающих»



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 2 гостя