Elektromos rezgések: a rezgések típusai és jellemzői, amplitúdója, frekvenciája és fázisa
Az oszcillációk olyan folyamatok, amelyek ismétlődően vagy bizonyos időközönként nagyjából ismétlődnek. A természetben és a technológiában elterjedtek a fluktuáló folyamatok.
Az elektrotechnikában és az elektronikában sokféle elektromos rezgéstípussal kell megküzdeniük, pl. feszültségek és áramok ingadozásai. különböző elektromos áramkörökbenvalamint mechanikai rezgések, például rezgések mikrofon membránok vagy hangszórók.
Rezgési jellemzők
Az oszcillációt, mint ismétlődő folyamatot elsősorban az ingadozó érték által elért legnagyobb eltérések jellemzik, ill. rezgés amplitúdója, másodszor az azonos állapotok ismétlődésének gyakorisága, ill rezgés frekvenciája, harmadszor pedig milyen állapotból, miből folyamat fázisa a visszaszámlálás kezdetének időpontjának felel meg. Az oszcilláló folyamat ez utóbbi jellemzőjét "kezdeti fázisnak" vagy röviden egyszerűen "fázisnak" nevezik.
Szigorúan véve ezek a fogalmak csak bizonyos típusú oszcillációk esetén alkalmazhatók, nevezetesen a periodikus és különösen a szinuszos… A kifejezéseket: amplitúdó, frekvencia és fázis azonban általában a fenti értelemben minden rezgésre általánosságban alkalmazzák (lásd - Az AC alapvető paraméterei).
Oszcillációs jellemzők (amplitúdó, periódus, frekvencia és fázis):
A rezgés típusai
Attól függően, hogy mi történik az amplitúdóval, az oszcillációk különböznek:
-
álló vagy csillapítatlan, amelynek amplitúdója az idő múlásával nem változik;
-
amortizált, amelynek amplitúdója idővel csökken;
-
növekszik, amelynek amplitúdója idővel növekszik;
-
amplitúdómoduláció, amelynek amplitúdója idővel nő és csökken.
Attól függően, hogy az oszcillációk hogyan ismétlődnek időben, az oszcillációk különböznek:
-
periodikus, vagyis azok, amelyekben minden állapot pontosan megismétlődik bizonyos időközönként;
-
közelítőleg periodikus, amelyben minden állapot csak megközelítőleg ismétli önmagát, például csillapító vagy frekvenciamodulált (azaz olyan rezgések, amelyek frekvenciája állandóan változik bizonyos határokon belül egy bizonyos érték körül).
Néz -Szabad csillapított és kényszerített rezgések
A formától függően az oszcillációkat megkülönböztetik:
-
szinuszos (harmonikus) vagy közel szinuszos;
-
relaxáció, amelynek alakja jelentősen eltér a szinuszostól.
Végül az oszcillációs folyamat eredete szerint megkülönböztetjük őket:
-
természetes vagy szabad oszcillációk, amelyek a rendszerben bekövetkezett sokk (vagy általában a rendszer egyensúlyának megsértése) következtében léptek fel;
-
kényszerűek, amelyek a rendszert érő hosszan tartó külső oszcillációs hatás eredményeként jönnek létre, valamint a rendszerben külső hatások hiányában fellépő önrezgések, mivel a rendszer képes fenntartani benne az oszcillációs folyamatot.
Elektromos rezgések — áram-, feszültség-, töltésingadozások, amelyek elektromos áramkörökben, áramkörökben, vezetékekben stb. Az elektromos rezgések leggyakoribb típusai a szokásosak váltakozó elektromos áram, amelyben az áramkör feszültsége és árama periodikusan változik 50 Hz frekvenciával. Az ilyen viszonylag lassú oszcillációkat rendszerint a használatával érik el Váltakozó áramú elektromos gépek.
A gyors rezgések speciális módszerekkel jönnek létre, amelyek közül a modern technológiákban ezek játsszák a legnagyobb szerepet elektronikus generátorok.
A frekvenciától függően az elektromos rezgéseket két csoportra osztják: alacsony frekvenciájú, amelynek frekvenciája 15 000 Hz alatt van, és magas frekvenciájára, amelyek frekvenciája meghaladja a 15 000 Hz-et. Ezt a határértéket azért választották, mert a 15 000 Hz alatti rezgések hangérzetet keltenek az emberi fülben, míg a 15 000 Hz feletti rezgéseket az emberi fül nem hallja.
Oszcillátor rendszerek — olyan rendszerek, amelyekben természetes oszcillációk léphetnek fel.
Oszcillátor áramkör — olyan áramkör, amelyben természetes elektromos rezgések léphetnek fel, ha megbomlik benne az elektromos "egyensúly", vagyis ha kezdeti feszültségek vagy áramok jönnek létre benne.
Lánc — normál esetben zárt elektromos áramkör. Ez a kifejezés azonban a nyitott áramkörökre is vonatkozik, nevezetesen az antennákra. A két huroktípus megkülönböztetésére zártnak és nyitottnak nevezzük őket.A "kontúr" kifejezésnek néha különleges jelentése van. Az oszcilláló áramkört gyakran egyszerűen "áramkörnek" nevezik a rövidség kedvéért.
Ahhoz, hogy az áramkörben természetes rezgések forduljanak elő, kapacitásának és induktivitásának kell lennie, nem túl nagy ellenállással. Az áramkörben a természetes rezgések gyakorisága a C kapacitás és az L induktivitás értékétől függ. Minél nagyobb az oszcilláló áramkörben szereplő kapacitás és induktivitás, annál kisebb a természetes rezgések frekvenciája (további részletekért lásd itt — Oszcillátor áramkör).
Az áramkörben a természetes rezgések frekvenciáját megközelítőleg az ún Thomson képletével:
Mivel minden áramkörnek van egy ellenállása, ahol energiaveszteség lép fel és hő szabadul fel, ezért az áramkör természetes rezgései mindig csillapítóak lesznek. Más szóval, az oszcilláló áramkör egy csillapított rezgési folyamat eredményeként tér vissza elektromos "egyensúlyba".
Ha az áramkör ellenállása nagyon nagy, akkor ez egy időszakos áramkör, amelyben nem fordul elő természetes rezgés. Az ilyen áramkörben létrejövő kezdeti feszültségek és áramok rezgések nélkül, de monoton módon csillapodnak. Más szóval, amikor az elektromos "egyensúly" megbomlik, egy ilyen hurok időszakosan (azaz rezgés nélkül) visszatér az "egyensúlyi" helyzetbe.
Lásd még ebben a témában:
Induktív csatolású oszcilláló áramkörök
Folyamatos rezgések és parametrikus rezonancia