Courant d'impulsion

Dans divers appareils électroniques, par exemple, dans les équipements électroniques et semi-conducteurs, c'est-à-dire dans les amplificateurs, les redresseurs, les radios, les générateurs, les téléviseurs, ainsi que dans les microphones à charbon, les télégraphes et de nombreux autres appareils, ils sont largement utilisés courants et tensions d'ondulation… Dans l'ordre pour ne pas répéter deux fois le raisonnement, on ne parlera que des courants, mais tout ce qui est lié aux courants vaut aussi pour les tensions.

Les courants pulsés qui ont une direction constante mais qui changent de valeur peuvent être différents. Parfois, la valeur actuelle passe de la valeur non nulle la plus élevée à la plus faible. Dans d'autres cas, le courant est réduit à zéro. Si circuit à courant continu est interrompu à une certaine fréquence, puis pendant quelques intervalles de temps il n'y a pas de courant dans le circuit.

En figue. 1 montre des graphiques de différents courants d'onde. En figue. 1, a, b, la variation des courants se produit selon courbe sinusoïdale, mais ces courants ne doivent pas être considérés comme des courants alternatifs sinusoïdaux, car la direction (signe) du courant ne change pas. En figue.1, c montre un courant constitué d'impulsions séparées, c'est-à-dire de "chocs" de courant de courte durée, séparés les uns des autres par des pauses de durée plus ou moins longue, et est souvent appelé courant pulsé. Différents courants pulsés diffèrent les uns des autres par la forme et la durée des impulsions, ainsi que par le taux de répétition.

Il est commode de considérer un courant pulsé de quelque nature que ce soit comme la somme de deux courants - continu et alternatif, appelés courants à terme ou composants. Tout courant pulsé a des composantes CC et CA. Cela semble étrange pour beaucoup. En fait, après tout, un courant pulsé est un courant qui circule tout le temps dans un sens et change de valeur.

Comment pouvez-vous dire qu'il contient un courant alternatif qui change de direction ? Cependant, si deux courants - continu et alternatif - traversent simultanément le même fil, il s'avère qu'un courant pulsé circulera dans ce fil (Fig. 2). Dans ce cas, l'amplitude du courant alternatif ne doit pas dépasser la valeur du courant continu. Les courants continu et alternatif ne peuvent pas circuler séparément à travers le fil. Ils s'ajoutent à un flux général d'électrons qui a toutes les propriétés d'un courant pulsé.

Riz. 1. Graphiques de divers courants d'onde

L'addition des courants alternatifs et continus peut être représentée graphiquement. En figue. La figure 2 montre les courbes d'un courant continu égal à 15 mA et d'un courant alternatif d'amplitude 10 mA. Si nous additionnons les valeurs de ces courants pour des points individuels dans le temps, en tenant compte des directions (signes) des courants, nous obtenons le graphique du courant d'onde illustré à la fig. 2 avec une ligne en gras. Ce courant varie d'un minimum de 5 mA à un maximum de 25 mA.

L'addition considérée des courants confirme la validité de la représentation du courant pulsé comme une somme des courants continus et alternatifs. L'exactitude de cette représentation est également confirmée par le fait qu'à l'aide de certains appareils, il est possible de séparer les composants de ce courant les uns des autres.

Riz. 2. Obtention d'un courant pulsé par addition de courant continu et alternatif.

Il convient de souligner que tout courant peut toujours être représenté comme une somme de plusieurs courants. Par exemple, un courant de 5 A peut être considéré comme la somme des courants 2 et 3 A circulant dans un sens, ou la somme des courants 8 et 3 A circulant dans des sens différents, c'est-à-dire la différence entre les courants 8 et 3 A. Il n'est pas difficile de trouver d'autres combinaisons de deux ou plusieurs courants donnant un total de 5 A.

Ici, il y a une similitude complète avec le principe d'addition et de décomposition des forces. Si deux forces également dirigées agissent sur un objet, elles peuvent être remplacées par une force commune. Les forces agissant dans des directions opposées peuvent être remplacées par une différence unitaire. Inversement, une force donnée peut toujours être considérée comme la somme de forces correspondantes de même direction ou comme la différence entre des forces de direction opposée.

Il n'est pas nécessaire de décomposer les courants alternatifs continus ou sinusoïdaux en courants composants. Si l'on remplace le courant pulsé par la somme des courants continus et alternatifs, alors en appliquant les lois connues des courants continus et alternatifs à ces courants composants, il est possible de résoudre de nombreux problèmes et de faire les calculs nécessaires liés au courant pulsé.

Le concept de courant pulsé comme somme des courants continu et alternatif est classique.Bien sûr, on ne peut pas supposer qu'à certains intervalles de temps, les courants continu et alternatif s'écoulent réellement l'un vers l'autre le long du fil. En fait, il n'y a pas deux flux d'électrons opposés.

En réalité, un courant pulsé est un courant unique qui change de valeur dans le temps. Il est plus correct de dire que la tension pulsée ou la FEM pulsée peut être représentée comme la somme des composantes constante et variable.

Par exemple, sur la Fig. 2 montre comment algébriquement la fem constante d'un générateur est ajoutée à la fem variable d'un autre générateur. En conséquence, nous avons une force électromotrice pulsée qui provoque le courant pulsé correspondant. Conditionnellement, cependant, on peut considérer qu'une FEM constante crée un courant continu dans le circuit et une FEM alternative - un courant alternatif qui, une fois additionné, forme un courant pulsé.

Chaque courant pulsé peut être caractérisé par les valeurs maximales et minimales de Itax et Itin, ainsi que ses composantes constantes et variables. La composante constante est notée I0. Si la composante alternative est un courant sinusoïdal, son amplitude est notée It (toutes ces grandeurs sont représentées sur la figure 2).

Il ne doit pas être confondu avec It et Itax. De plus, la valeur maximale de l'onde de courant Imax ne doit pas être appelée l'amplitude. Le terme amplitude se réfère généralement uniquement aux courants alternatifs. Concernant le courant pulsé, on ne peut parler que de l'amplitude de sa composante variable.

La composante constante du courant pulsé peut être appelée sa valeur moyenne Iav, c'est-à-dire la valeur moyenne arithmétique. En effet, si l'on considère les changements dans une période du courant pulsé illustré à la Fig.2, on voit clairement ce qui suit : dans la première demi-période, un certain nombre de valeurs sont ajoutées au courant de 15 mA en faisant varier la composante de courant, variant de 0 à 10 mA et retour à 0, et dans la seconde moitié -cycle, exactement les mêmes valeurs de courant sont soustraites du courant 15 mA.

Par conséquent, le courant de 15 mA est vraiment la valeur moyenne. Puisque le courant est le transfert de charges électriques à travers la section transversale du fil, alors Iav est la valeur d'un tel courant continu qui en une période (ou pendant un nombre entier de périodes) transporte la même quantité d'électricité que ce courant pulsé .

Pour un courant alternatif sinusoïdal, la valeur de Iav par période est nulle car la quantité d'électricité traversant la section du conducteur en une demi-période est égale à la quantité d'électricité passant dans le sens opposé pendant une autre demi-période. Sur les graphiques de courants montrant la dépendance du courant i au temps t, la quantité d'électricité transportée par le courant est exprimée par l'aire de la figure délimitée par la courbe de courant, puisque la quantité d'électricité est déterminée par la produit qu'il.

Pour un courant sinusoïdal, les aires des demi-ondes positives et négatives sont égales.Dans le courant pulsé illustré à la fig. 2, pendant la première demi-période, la quantité d'électricité transportée par la composante alternative est ajoutée à la quantité d'électricité transportée par le courant Iav (zone grisée sur la figure). Et pendant la seconde moitié du cycle, exactement la même quantité d'électricité est prélevée. En conséquence, la même quantité d'électricité est transférée sur toute la période qu'avec un seul courant continu Iav, c'est-à-dire que l'aire du rectangle Iav T est égale à l'aire délimitée par la courbe du courant d'onde.

Ainsi, la composante constante ou la valeur moyenne du courant est déterminée par le transfert de charges électriques à travers la section transversale du fil.

L'équation actuelle illustrée à la Fig. 2 doit évidemment s'écrire sous la forme suivante :

La puissance du courant pulsé doit être calculée comme la somme des puissances de ses courants composants. Par exemple, si le courant indiqué sur la Fig. 2, traverse une résistance de résistance R, alors sa puissance est

où I = 0,7 Im est la valeur efficace de la composante variable.

Vous pouvez introduire le concept de la valeur efficace du courant d'onde Id. La puissance est calculée de la manière habituelle :

En assimilant cette expression à la précédente et en la réduisant par R, on obtient :

Les mêmes relations peuvent être obtenues pour les contraintes.