Impedans Ciri

Review Auglamour RT1 Indonesia (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Impedans Ciri

Litar Elektrik AC


soalan 1

Perhatikan penarafan "50 ohm" yang dicetak pada jaket kabel. Apakah yang akan didaftarkan oleh ohmmeter apabila disambungkan antara konduktor dalaman dan perisai kabel "# 1"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Rintangan antara konduktor dalaman dan perisai = (tak terhingga)

Rintangan antara hujung konduktor dalaman = hampir 0 ohm

Rintangan antara hujung konduktor perisai = hampir 0 ohm

Nota:

Adalah satu idea yang bagus untuk mempunyai beberapa sampel RG-58 / U (atau jenis kabel sepaksi lain) yang terdapat di makmal anda untuk pelajar mengukur diri mereka. Tiada apa-apa seperti eksperimen langsung dan langsung untuk membuat satu titik!

Soalan 2

Sekiranya bateri dan suis disambungkan ke satu hujung kabel panjang 10-batu, dan dua oscilloscopes digunakan untuk merakam voltan pada kedua-dua hujung kabel, sejauh mana jarak kedua-dua denyutan itu, dengan mengambil kira halaju penyebaran yang sama dengan kelajuan cahaya (dengan kata lain, kabel mempunyai faktor halaju sama dengan 1.0)?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

53.68 mikroseconds

Nota:

Pelajar perlu sedar dengan kata-kata soalan bahawa isyarat voltan mungkin tidak sampai ke ujung kabel segera selepas suis ditutup. Walaupun kelajuan cahaya adalah sangat, sangat cepat, ia tidak segera: akan ada kelewatan masa yang boleh diukur.

Soalan 3

Sekiranya bateri dan suis disambungkan ke satu hujung kabel panjang 10-batu, dan dua oscilloscopes digunakan untuk merakam voltan pada kedua-dua hujung kabel, sejauh mana jarak kedua-dua denyutan itu, dengan mengambil kira halaju penyebaran yang sama dengan 69% kelajuan cahaya (dengan kata lain, kabel mempunyai faktor halaju sama dengan 0.69) "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00128x01.png">

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

77.80 mikroseconds

Nota:

Pelajar perlu sedar dengan kata-kata soalan bahawa isyarat voltan mungkin tidak sampai ke ujung kabel segera selepas suis ditutup. Walaupun 69% kelajuan cahaya masih sangat, sangat pantas, ia tidak segera: akan ada kelewatan masa yang boleh diukur.

Soalan 4

Apakah penilaian "50 ohm" bagi kabel sepaksi RG-58 / U? Terangkan bagaimana kabel mudah, tanpa kesinambungan antara dua konduktor, mungkin boleh dinilai dalam ohm .

Petunjuk: penilaian "50 ohm" ini biasanya dirujuk sebagai impedans ciri kabel. Satu lagi istilah untuk parameter ini adalah impedance gelombang, yang saya fikir lebih deskriptif.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Kabel dengan ciri, atau lonjakan, impedans sebanyak 50 ohm bertindak sebagai perintang 50 ohm ke mana-mana gelombang voltan terkesan pada kedua-dua hujung, sekurang-kurangnya sehingga lonjakan mempunyai masa yang cukup untuk menyebarkan kabel panjang penuh dan kembali lagi.

Nota:

Konsep ini akan kelihatan sangat pelik kepada pelajar yang hanya biasa dengan rintangan dalam konteks perintang dan komponen elektrik mudah lain, di mana rintangan tidak berubah dengan lebih baik dari semasa ke semasa. Dalam contoh ini, walaupun "rintangan" kabel sangat bergantung pada masa, dan jangka masa yang terlibat biasanya sangat pendek - begitu pendek pengukuran yang dibuat dengan ohmmeters tidak akan mendedahkannya sama sekali!

Soalan 5

Memandangkan litar ujian yang berikut, dengan osiloskop yang digunakan untuk merakam arus dari bateri ke kabel (voltan mengukur jatuh merentasi perintang), apa jenis gelombang atau nadi yang akan didaftarkan oleh oscilloscope selepas penutupan suis?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Oscilloscope akan mendaftarkan voltan bervoltan bervoltan persegi kira-kira sama dengan 480 μV, yang tentu saja bersamaan dengan arus kira-kira 480 mA:

Tempoh denyut nadi mesti berada di antara 162.67 mikrosecond dan 170.42 mikrosecond (berdasarkan dua angka yang saya perolehi untuk faktor halaju kabel RG-58 / U).

Nota:

Menjawab soalan ini memerlukan beberapa langkah, dan menggabungkan pelbagai konsep. Ia harus jelas dari jawapan bahawa Undang-undang Ohm (I = E / R ) mencukupi untuk mengira arus nadi, tetapi angka kelewatan masa yang diberikan dalam jawapan boleh mengelirukan beberapa pelajar. Bagi pelajar yang mengira angka masa yang separuh sebanyak yang diberikan dalam jawapan, dorong mereka untuk memikirkan mengapa jawapan mereka (tidak betul) mungkin telah diabaikan sebanyak 50%. Kewujudan nisbah 2: 1 seperti ini menunjukkan salah faham konsep yang mudah.

Untuk faktor halaju kabel RG-58 / U, saya memperoleh dua angka yang berlainan: 0.63 dan 0.66, yang merangkumi jawapan kelewatan dua masa yang diberikan.

Soalan 6

Memandangkan litar ujian yang berikut, dengan osiloskop yang digunakan untuk merakam arus dari bateri ke kabel (voltan mengukur jatuh merentasi perintang), apa jenis gelombang atau nadi yang akan didaftarkan oleh oscilloscope selepas penutupan suis "// www.beautycrew.com .au // sub.allaboutcircuits.com / images / quiz / 00131x01.png ">

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Oscilloscope akan mendaftarkan arus berterusan 480 mA pada bila-bila masa suis ditutup.

Nota:

Hantarkan pelajar anda untuk memikirkan komponen elektrik lain (selain kabel panjang RG-58 / U) yang akan berkelakuan seperti ini, lukis 480 mA arus dari sumber 24 volt pada bila-bila masa suis ditutup. Petunjuk: anda tidak perlu berfikir sangat keras!

Soalan 7

Katakan kabel RG-58 / U yang panjangnya 10 batu itu "ditamatkan" oleh perintang dengan rintangan yang sama dengan impedans ciri kabel sendiri:

Apakah jenis gelombang atau nadi yang akan didaftarkan oleh osiloskop selepas penutupan suis "# 7"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Oscilloscope akan mendaftarkan arus berterusan 480 mA pada bila-bila masa suis ditutup.

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk membandingkan tingkah laku litar ini dengan kabel RG-58 / U yang tidak ditertubakan. Bagaimanakah kelakuan litar ini berbeza? Kenapa begitu?

Untuk menafsirkan soalan dengan cara yang berbeza, apakah kemasukan penghancur menamatkan ke panjang kabel yang jelas? Dalam erti kata lain, apakah panjang kabel RG-58 / U yang akan berlaku sama seperti litar ini?

Soalan 8

Apabila denyut nadi menyebarkan kabel "belum dibuktikan" dan mencapai litar terbuka, apakah yang dilakukannya? Adakah ia hanya hilang, atau adakah ia pergi ke tempat lain?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Denyut voltan, apabila mencapai hujung kabel terbuka, akan "tercermin" kembali ke arah dari mana ia datang, polariti yang dikekalkan semasa bergerak semasa dalam arah yang bertentangan.

Selepas nadi yang tercermin mencapai sumber, akan ada voltan maksimum di terminal sumber dan sifar semasa dalam kabel.

Nota:

Untuk membantu menjawab soalan ini, adalah berguna untuk bertanya kepada pelajar bagaimana voltan dan arus berkaitan dengan satu sama lain dalam keadaan litar terbuka (voltan maksimum, sifar semasa).

Soalan 9

Apabila nadi merambat ke bawah kabel yang ditamatkan oleh litar pintas, apakah yang dilakukannya "# 9"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Denyut voltan, apabila mencapai hujung kabel pendek, akan "tercermin" kembali ke arah dari mana ia datang, polaritasnya diterbalikkan semasa bergerak semasa dalam arah yang sama.

Selepas nadi yang tercermin mencapai sumber, akan ada voltan minimum di terminal sumber dan arus maksimum di dalam kabel.

Nota:

Untuk membantu menjawab soalan ini, adalah berguna untuk bertanya kepada pelajar bagaimana voltan dan arus berkaitan dengan satu sama lain dalam keadaan litar pintas (voltan minimum, arus maksimum).

Soalan 10

Apa yang akan berlaku jika kabel ditamatkan oleh perintang nilai tidak betul (tidak sama dengan impedans ciri kabel) "# ​​10"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Mana-mana rintangan menamatkan tidak sama dengan rintangan ciri kabel (sama ada terlalu kecil atau terlalu besar) akan menghasilkan gelombang yang tercermin, walaupun pada amplitud yang lebih rendah daripada jika kabel itu sama ada yang belum ditauliahkan atau ditamatkan secara langsung.

Nota:

Menjawab soalan ini adalah latihan dalam pemikiran kualitatif: bandingkan hasil penamatan dengan jumlah rintangan yang sepatutnya, berbanding penamatan dengan rintangan tak terhingga atau sifar. Penghentian penghapusan nilai yang tidak betul akan menghasilkan kesan di antara kes-kes yang melampau.

Sebagai contoh, bandingkan impedans kabel (sebagai "dilihat" oleh sumber voltan selepas masa yang besar) untuk kabel yang ditamatkan dengan betul, berbanding dengan yang sama ada terbuka atau dipendekkan. Apakah kabel yang akan ditamatkan oleh penghalang nilai yang tidak wajar "melihat" seperti sumber selepas masa kelewatan penyebaran telah berlalu?

Soalan 11

Kabel dua konduktor bagi pembinaan seragam akan mempamerkan impedans ciri seragam (Z 0 ) disebabkan oleh induktansenya dan kapasitansanya yang tersendiri:

Apa yang akan berlaku kepada nilai impedans ciri ini jika kita membuat kabel lebih sempit, supaya konduktor lebih dekat bersama-sama, semua dimensi lain kekal sama "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com /images/quiz/04003x02.png ">

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Z 0 akan berkurang . Saya akan berikan kepada anda untuk menjelaskan mengapa ini berlaku.

Nota:

Pastikan anda meminta pelajar anda untuk menjelaskan mengapa impedans ciri akan berubah mengikut arahan yang dibuat, berdasarkan perubahan yang diketahui kepada kapasitans dan induktansi sepanjang kabel. Ia sepatutnya mudah bagi pelajar untuk menjelaskan mengapa kapasitans akan meningkat apabila kedua-dua konduktor itu dibawa lebih dekat bersama, tetapi mungkin tidak begitu jelas mengapa induktans akan berkurangan. Persoalan "Socratic" yang baik untuk bertanya adalah tentang kekuatan medan magnet, dengan menganggap satu hujung kabel dipendekkan, dan sumber semasa DC disambungkan ke hujung yang lain. Pastikan anda mengingatkan mereka untuk membincangkan peraturan corkscrew kanan untuk medan magnet semasa dan magnet dalam jawapan mereka kepada soalan susulan ini!

Soalan 12

Kabel dua konduktor bagi pembinaan seragam akan mempamerkan impedans ciri seragam (Z 0 ) disebabkan oleh induktansenya dan kapasitansanya yang tersendiri:

Apa yang akan berlaku kepada nilai impedans ciri ini jika kita membuat kabel lebih luas, supaya konduktor itu terpisah lagi, semua dimensi lain tetap sama "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com /images/quiz/04004x02.png ">

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Z 0 akan meningkat . Saya akan berikan kepada anda untuk menjelaskan mengapa ini berlaku.

Nota:

Pastikan anda meminta pelajar anda untuk menjelaskan mengapa impedans ciri akan berubah mengikut arahan yang dibuat, berdasarkan perubahan yang diketahui kepada kapasitans dan induktansi sepanjang kabel. Ia sepatutnya mudah bagi pelajar untuk menjelaskan mengapa kapasitans akan meningkat apabila kedua-dua konduktor itu dibawa lebih dekat bersama, tetapi mungkin tidak begitu jelas mengapa induktans akan berkurangan. Persoalan "Socratic" yang baik untuk bertanya adalah tentang kekuatan medan magnet, dengan menganggap satu hujung kabel dipendekkan, dan sumber semasa DC disambungkan ke hujung yang lain. Pastikan anda mengingatkan mereka untuk membincangkan peraturan corkscrew kanan untuk medan magnet semasa dan magnet dalam jawapan mereka kepada soalan susulan ini!

Soalan 13

Kabel dua konduktor bagi pembinaan seragam akan mempamerkan impedans ciri seragam (Z 0 ) disebabkan oleh induktansenya dan kapasitansanya yang tersendiri:

Apa yang akan berlaku kepada nilai impedans ciri ini jika kita memendekkan panjang kabel, semua dimensi lain tetap sama "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/04002x02.png ">

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Z 0 akan tetap sama!

Soalan susulan: apakah ciri-ciri elektrik yang akan berubah untuk kabel yang dipendekkan ini?

Nota:

Ini adalah semacam "tipu" soalan yang direka untuk membuat pelajar berfikir tentang impedans ciri, dan untuk menguji pemahaman sebenar mereka. Sekiranya pelajar memahami fizik dengan betul mengakibatkan impedans ciri, mereka akan menyedari bahawa tiada apa-apa jua yang perlu dilakukan dengannya. Walaupun kapasitans jumlah kabel akan berubah disebabkan oleh pemendekan panjang kabel, dan induktansi jumlah kabel juga akan berkurang untuk sebab yang sama, perubahan elektrik ini tidak seharusnya menyampaikan kesukaran konsep kepada pelajar kecuali mereka memodelkan kabel dari segi satu kapasitansah lumped dan satu (atau dua) lekukan induktans (s). Jika mereka berfikir dalam istilah-istilah ini, mereka belum sepenuhnya memahami sebab mengapa impedans ciri wujud sama sekali.

Soalan 14

Katakan kami telah merekabentuk sepasang litar penguat BJT untuk menyambung kepada kedua-dua hujung kabel dua konduktor yang panjang:

Bagaimana kita memilih nilai komponen dalam setiap litar penguat transistor secara semulajadi menamatkan kedua-dua hujung kabel 75 Ω "# 14"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

R C dari penguat transmisi mestilah 75 Ω, kerana rintangan setara selari R B1 || R B2 daripada penguat penerimaan.

Nota:

Persoalan ini benar-benar kajian teorem Thévenin kerana ia terpakai kepada litar penguat BJT yang berpengaruh kepada pemancar, pemisah.

Sekiranya ada sesiapa yang bertanya, "zig-zags" dalam empat baris untuk kabel mewakili jarak yang tidak ditentukan di antara titik tersebut. Dengan kata lain, kabel itu lebih panjang daripada apa yang mungkin diwakili dengan gambarajah skematik.

Soalan 15

Katakan kami telah merekabentuk sepasang litar penguat BJT untuk menyambung kepada kedua-dua hujung kabel dua konduktor yang panjang, setiap hujung digabungkan ke penguat masing-masing melalui pengubah:

Bagaimana kita memilih nilai komponen dalam setiap litar penguat transistor secara semulajadi menamatkan kedua-dua hujung kabel 75 Ω "# 15"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

R C dari penguat pemancaran mestilah 1.875 kΩ, sepatutnya rintangan setara selari R B1 || R B2 daripada penguat penerimaan.

Nota:

Persoalan ini benar-benar semakan teorem Thévenin kerana ia digunakan untuk litar penguat BJT yang berpecah, pemisah, dan juga transformasi impedans kerana ia terpakai kepada transformer langkah-langkah dan langkah ke bawah.

Sekiranya ada sesiapa yang bertanya, "zig-zags" dalam empat baris untuk kabel mewakili jarak yang tidak ditentukan di antara titik tersebut. Dengan kata lain, kabel itu lebih panjang daripada apa yang mungkin diwakili dengan gambarajah skematik.

Soalan 16

Sesetengah rangkaian komunikasi menggunakan kabel untuk tidak hanya menyediakan laluan untuk penghantaran data, tetapi juga kuasa DC untuk memberi tenaga litar yang disambungkan ke kabel.

Walau bagaimanapun, jika kita menamatkan kabel seperti yang ditunjukkan, perintang penamatan akan menghilangkan jumlah kuasa yang besar. Ini adalah tenaga yang sia-sia, dan tidak perlu membebankan bekalan kuasa yang menyediakan kuasa DC ke kabel rangkaian.

Bagaimanakah kita dapat menghapuskan masalah kuasa yang hilang oleh penghalang penamatan dalam kabel kuasa / isyarat DC dan masih mengekalkan penamatan yang betul untuk mengelakkan isyarat yang tercermin "# 16"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Kapasitor mesti disambung secara siri dengan rintangan penamatan untuk mencegah rintangan daripada bertindak sebagai beban DC pada rangkaian:

Nota:

Memahami jawapan ini memerlukan pelajar mengingati tingkah laku menapis kapasitor siri dalam litar AC.

Soalan 17

Cari panjang kabel sepaksi dan bawa bersama anda ke kelas untuk perbincangan. Kenal pasti sebanyak mungkin maklumat mengenai kabel anda sebelum perbincangan:

Impedans ciri
Perkhidmatan penebat (dulang kabel, saluran, pengebumian langsung, dll.)
Jenis (RG-58, RG-6, dan lain-lain)
Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Sekiranya boleh, dapatkan lembar pengeluar untuk komponen anda (atau sekurang-kurangnya lembar kerja untuk komponen yang sama) untuk berbincang dengan rakan sekelas anda.

Nota:

Tujuan dari soalan ini adalah untuk mendapatkan pelajar kinesthetically berinteraksi dengan perkara tersebut. Ia mungkin kelihatan bodoh untuk membolehkan pelajar terlibat dalam "menunjukkan dan memberitahu" senaman, tetapi saya dapati bahawa aktiviti-aktiviti seperti ini sangat membantu sesetengah pelajar. Bagi pelajar yang bersifat kinestetik, ia sangat membantu untuk menyentuh komponen sebenar semasa mereka belajar tentang fungsi mereka. Sudah tentu, soalan ini juga memberi peluang yang baik untuk mereka mempraktikkan penanda komponen mentafsir, menggunakan multimeter, datasheets akses, dan sebagainya.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →