Индуктивная или трансформаторная связь контуров

Если энергия колебаний переходит из одного контура в другой, то такие контуры называются связанными.
Иначе говоря, контуры являются связанными в том случае когда колебания, происходящие в одном из них, воздействуют на другой контур и вызывают в нем колебательный процесс.

Чем больше энергии переходит из одного контура в другой, т.е. чем сильнее воздействует один контур на другой, тем сильнее связь между ними.

Величина связи характеризуется коэффициентом связи К_св, который может иметь значения от 0 до 1 (от 0 до 100%). Если связь отсутствует, то К_св = 0. В радиоцепях К_св имеет обычно величину от долей процента до нескольких процентов, изредка до нескольких десятков процентов.

Существует несколько различных видов связи.

Индуктивная или трансформаторная связь. Эта связь применяется наиболее часто и образуется с помощью взаимной индукции между катушками контуров (рис.1 ).

Выясним физический смысл коэффициента связи при индуктивной связи. Если L₁ и L₂ одинаковы и других катушек в контурах нет, то коэффициент связи показывает, какую долю полного магнитного потока Ф₁ катушки L₁ составляет магнитный поток Фсв, пронизывающий обе катушки, т.е. связывающий обе цепи. Например, если Ф_св составляет 20% от Ф₁, то K_св = 0,2.

Для получения максимального тока и напряжения в контурах их настраивают в резонанс. В первичном контуре может быть либо резонанс напряжений, либо резонанс токов в зависимости от способа соединения генератора с этим контуром.

Во вторичном контуре при индуктивной связи, как правило, получается резонанс напряжений.

Это объясняется тем, что в качестве генератора во вторичном контуре работает сама катушка L₂. Она включена в контур последовательно, значит, в цепи будет резонанс напряжений.

Практически связанные контуры настраивают в резонанс для получения наибольшего тока во вторичном контуре следующим порядком. Сначала настраивают первичный контур до получения максимума тока в нем, затем настраивают вторичный контур в резонанс с первичным контуром. После настройки вторичного контура надо еще раз подстроить первичный контур, так как вторичный контур при настройке несколько влияет на первичный и нарушает резонанс в нем. Вообще всякое изменение настройки одного из контуров оказывает влияние на другой контур (изменяет его настройку). Приходится дополнительно подстраивать каждый контур, чтобы восстановить резонанс.

Для настройки в резонанс двух контуров, имеющих постоянную связь, их конденсаторы переменной емкости объединяют в один агрегат, т.е. роторы насаживают на общую ось. На схемах такой агрегат показывают путем соединения стрелок конденсаторов штриховой линией (рис.1 б).

Емкости контуров выравнивают с помощью небольших надстроечных (полупеременных) конденсаторов, емкость которых можно регулировать в некоторых пределах. Они присоединяются параллельно основным конденсаторам (рис.1 б).

Индуктивности катушек выравнивают, регулируя положение находящегося внутри катушки сердечника из магнитодиэлектрика (карбонильное железо, альсифер, феррит и др). На схеме (рис.1 б) показано условное изображение сердечников.

Рассматривая работу связанных контуров, необходимо учитывать воздействие вторичного контура на первичный. Ток I₂, возникший во вторичном контуре, создает в катушке L₂ магнитный поток, пересекающий какой-то своей частью витки катушки L₁ и индуктирующий в ней некоторую эдс. Эта эдс противодействует первичному току I₁ и уменьшает его. Иначе можно сказать, что вторичный контур вносит в первичный дополнительное сопротивление, называемое вносимым сопротивлением. Когда вторичный контур настроен на частоту генератора, то он вносит в первичный контур только активное сопротивление, которое тем больше, чем сильнее связь. Величина этого сопротивления характеризует переход некоторого количества энергии из первичного контура во вторичный. А когда вторичный контур не настроен точно на частоту генератора, то он вносит в первичный контур не только активное, но и реактивное сопротивление, индуктивное или емкостное, в зависимости от того, в какую сторону расстроен вторичный контур. Таким образом, втаричный контур, будучи сам расстроенным, нарушает настройку первичного контура.

В случае одинаковых контуров коэффициент оптимальной связи равен величине затухания каждого контура. Если, например, связанные контуры имеют каждый в отдельности S = 0,02, то оптимальная связь получится при Kсв— 0,02 = 2%.

Когда связь меньше критической, то ее считают слабой. При слабой связи кривая резонанса имеет почти такую же форму, как и в случае одиночного контура. Связь больше критической считается сильной. Если усиливать связь свыше критического значения, то провал в резонансной кривой становится больше и разница по частоте между горбами увеличивается (рис.2).

Критическая или сильная связь (при небольшом провале между горбами) дает значительное расширение полосы пропускания и используется в радиоприемных устройствах. Для сильной связи характерна передача энергии из первичного контура во вторичный с высоким кпд (выше 50%), т.е. мощность во вторичном контуре больше, чем мощность, теряемая в первичном контуре. Вследствие этого сильная связь применяется при больших мощностях в радиопередатчиках. Слабая связь применяется тогда, когда не требуется передать во вторичный контур большую мощность с высоким кпд, но зато важно, чтобы вторичный контур мало влиял на первичный. Такая связь находит себе применение в радиоизмерениях.

Знаете ли Вы, что cогласно релятивистской мифологии "гравитационное линзирование - это физическое явление, связанное с отклонением лучей света в поле тяжести. Гравитационные линзы обясняют образование кратных изображений одного и того же астрономического объекта (квазаров, галактик), когда на луч зрения от источника к наблюдателю попадает другая галактика или скопление галактик (собственно линза). В некоторых изображениях происходит усиление яркости оригинального источника." (Релятивисты приводят примеры искажения изображений галактик в качестве подтверждения ОТО - воздействия гравитации на свет)
При этом они забывают, что поле действия эффекта ОТО - это малые углы вблизи поверхности звезд, где на самом деле этот эффект не наблюдается (затменные двойные). Разница в шкалах явлений реального искажения изображений галактик и мифического отклонения вблизи звезд - 10¹¹ раз. Приведу аналогию. Можно говорить о воздействии поверхностного натяжения на форму капель, но нельзя серьезно говорить о силе поверхностного натяжения, как о причине океанских приливов.
Эфирная физика находит ответ на наблюдаемое явление искажения изображений галактик. Это результат нагрева эфира вблизи галактик, изменения его плотности и, следовательно, изменения скорости света на галактических расстояниях вследствие преломления света в эфире различной плотности. Подтверждением термической природы искажения изображений галактик является прямая связь этого искажения с радиоизлучением пространства, то есть эфира в этом месте, смещение спектра CMB (космическое микроволновое излучение) в данном направлении в высокочастотную область. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.