Ηλεκτρικές ταλαντώσεις: τύποι και χαρακτηριστικά, πλάτος, συχνότητα και φάση ταλαντώσεων

Οι ταλαντώσεις είναι διεργασίες που επαναλαμβάνονται επανειλημμένα ή κατά προσέγγιση επαναλαμβάνονται σε συγκεκριμένα διαστήματα. Οι κυμαινόμενες διαδικασίες είναι ευρέως διαδεδομένες στη φύση και την τεχνολογία.

Στην ηλεκτρολογία και την ηλεκτρονική, έχουν να αντιμετωπίσουν μια μεγάλη ποικιλία τύπων ηλεκτρικών ταλαντώσεων, δηλ. διακυμάνσεις των τάσεων και των ρευμάτων. σε διαφορετικά ηλεκτρικά κυκλώματακαθώς και μηχανικές δονήσεις όπως οι δονήσεις μεμβράνες μικροφώνου ή ηχεία.

Χαρακτηριστικά κραδασμών

Οι ταλαντώσεις ως επαναλαμβανόμενες διεργασίες χαρακτηρίζονται, πρώτα απ 'όλα, από τις μεγαλύτερες αποκλίσεις που επιτυγχάνονται από την κυμαινόμενη τιμή ή πλάτος δόνησης, δεύτερον, η συχνότητα με την οποία συμβαίνουν οι επαναλήψεις των ίδιων καταστάσεων, ή συχνότητα δόνησης, και τρίτον, από ποια κατάσταση, τι φάση της διαδικασίας αντιστοιχεί στον χρόνο έναρξης της αντίστροφης μέτρησης. Αυτό το τελευταίο χαρακτηριστικό της διαδικασίας ταλάντωσης ονομάζεται "αρχική φάση" ή απλά "φάση" για συντομία.

Αυστηρά μιλώντας, αυτές οι έννοιες ισχύουν μόνο για ορισμένους τύπους ταλαντώσεων, συγκεκριμένα τις περιοδικές και, ειδικότερα, ημιτονοειδής… Οι όροι: πλάτος, συχνότητα και φάση, ωστόσο, χρησιμοποιούνται γενικά με την παραπάνω έννοια σε κάθε δόνηση γενικά (βλ. Βασικές παράμετροι AC).

Χαρακτηριστικά ταλάντωσης (πλάτος, περίοδος, συχνότητα και φάση):

Τύποι κραδασμών

Ανάλογα με το τι συμβαίνει με το πλάτος, οι ταλαντώσεις διαφέρουν:

• ακίνητο ή χωρίς απόσβεση, του οποίου το πλάτος δεν αλλάζει με την πάροδο του χρόνου.

• αποσβεσμένο, του οποίου το πλάτος μειώνεται με το χρόνο.

• αυξάνεται, το πλάτος του οποίου αυξάνεται με το χρόνο.

• διαμόρφωση πλάτους της οποίας το πλάτος αυξάνεται και μειώνεται με το χρόνο.

Ανάλογα με το πώς επαναλαμβάνονται οι ταλαντώσεις στο χρόνο, οι ταλαντώσεις διαφέρουν:

• περιοδικές, δηλαδή εκείνες στις οποίες όλες οι καταστάσεις επαναλαμβάνονται ακριβώς σε συγκεκριμένα διαστήματα.

• περίπου περιοδικές, στις οποίες όλες οι καταστάσεις επαναλαμβάνονται μόνο κατά προσέγγιση, για παράδειγμα, απόσβεση ή διαμορφωμένη συχνότητα (δηλαδή, ταλαντώσεις των οποίων η συχνότητα αλλάζει συνεχώς εντός ορισμένων ορίων γύρω από μια συγκεκριμένη τιμή).

Κοίτα -Ελεύθερες αποσβεσμένες και εξαναγκασμένες ταλαντώσεις

Ανάλογα με τη μορφή διακρίνονται οι ταλαντώσεις:

• ημιτονοειδές (αρμονικό) ή κοντά στο ημιτονοειδές.

• χαλάρωση, το σχήμα του οποίου διαφέρει σημαντικά από το ημιτονοειδές.

Τέλος, ανάλογα με την προέλευση της διαδικασίας ταλάντωσης, διακρίνονται:

• φυσικές ή ελεύθερες ταλαντώσεις που προέκυψαν ως αποτέλεσμα σοκ στο σύστημα (ή γενικά, παραβίαση της ισορροπίας του συστήματος).

• εξαναγκασμένη, που προκύπτει ως αποτέλεσμα μιας παρατεταμένης εξωτερικής ταλαντωτικής δράσης στο σύστημα και αυτοταλαντώσεων που συμβαίνουν στο σύστημα απουσία εξωτερικών επιρροών, λόγω της ικανότητας του ίδιου του συστήματος να διατηρεί την ταλαντωτική διαδικασία σε αυτό.

Ηλεκτρικές δονήσεις — διακυμάνσεις του ρεύματος, της τάσης, του φορτίου, που εμφανίζονται σε ηλεκτρικά κυκλώματα, κυκλώματα, γραμμές κ.λπ. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι ηλεκτρικών δονήσεων είναι οι συνήθεις εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα, στο οποίο η τάση και το ρεύμα στο κύκλωμα αλλάζουν περιοδικά με συχνότητα 50 Hz. Τέτοιες σχετικά αργές ταλαντώσεις συνήθως λαμβάνονται χρησιμοποιώντας Ηλεκτρικές μηχανές εναλλασσόμενου ρεύματος.

Οι γρήγορες δονήσεις δημιουργούνται με ειδικές μεθόδους, μεταξύ των οποίων στις σύγχρονες τεχνολογίες παίζουν τον μεγαλύτερο ρόλο ηλεκτρονικές γεννήτριες.

Ανάλογα με τη συχνότητα, είναι σύνηθες να χωρίζονται οι ηλεκτρικοί κραδασμοί σε δύο ομάδες — χαμηλής συχνότητας, των οποίων η συχνότητα είναι κάτω από 15.000 Hz και υψηλής συχνότητας, των οποίων η συχνότητα είναι μεγαλύτερη από 15.000 Hz. Αυτό το όριο επιλέχθηκε επειδή οι δονήσεις κάτω των 15.000 Hz παράγουν την αίσθηση του ήχου στο ανθρώπινο αυτί, ενώ οι δονήσεις άνω των 15.000 Hz δεν μπορούν να ακουστούν από το ανθρώπινο αυτί.

Συστήματα ταλαντωτών — συστήματα στα οποία μπορεί να συμβούν φυσικές ταλαντώσεις.

Κύκλωμα ταλαντωτή — ένα κύκλωμα στο οποίο μπορούν να συμβούν φυσικές ηλεκτρικές ταλαντώσεις εάν διαταραχθεί σε αυτό η ηλεκτρική «ισορροπία», δηλαδή εάν δημιουργηθούν σε αυτό αρχικές τάσεις ή ρεύματα.

Αλυσίδα — ένα κανονικά κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα. Ωστόσο, αυτός ο όρος ισχύει και για τα ανοιχτά κυκλώματα, δηλαδή τις κεραίες. Για να γίνει διάκριση μεταξύ αυτών των δύο τύπων βρόχων, ονομάζονται κλειστοί και ανοιχτοί, αντίστοιχα.Ο όρος "περίγραμμα" μερικές φορές έχει μια ιδιαίτερη σημασία. Ένα κύκλωμα ταλάντωσης συχνά ονομάζεται απλώς «κύκλωμα» για συντομία.

Για να συμβούν φυσικές ταλαντώσεις σε ένα κύκλωμα, πρέπει να έχει χωρητικότητα και επαγωγή, όχι πολύ μεγάλη αντίσταση. Η συχνότητα των φυσικών ταλαντώσεων στο κύκλωμα θα εξαρτηθεί από την τιμή της χωρητικότητας C και της επαγωγής L. Όσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα και η επαγωγή που εμπλέκονται στο κύκλωμα ταλάντωσης, τόσο μικρότερη είναι η συχνότητα των φυσικών ταλαντώσεων του (για περισσότερες λεπτομέρειες δείτε εδώ — Κύκλωμα ταλαντωτή).

Η συχνότητα των φυσικών δονήσεων στο κύκλωμα καθορίζεται κατά προσέγγιση από το λεγόμενο με τον τύπο του Thomson:

Δεδομένου ότι κάθε κύκλωμα έχει μια αντίσταση όπου συμβαίνουν απώλειες ενέργειας και απελευθερώνεται θερμότητα, τότε οι φυσικές ταλαντώσεις στο κύκλωμα θα είναι πάντα απόσβεση. Με άλλα λόγια, το ταλαντευόμενο κύκλωμα επιστρέφει στην ηλεκτρική «ισορροπία» ως αποτέλεσμα μιας διαδικασίας απόσβεσης ταλάντωσης.

Εάν η αντίσταση του κυκλώματος είναι πολύ υψηλή, τότε είναι ένα απεριοδικό κύκλωμα στο οποίο δεν εμφανίζονται φυσικές ταλαντώσεις. Οι αρχικές τάσεις και τα ρεύματα που δημιουργούνται σε ένα τέτοιο κύκλωμα αποσυντίθενται χωρίς να αντιμετωπίζονται ταλαντώσεις, αλλά μονότονα. Με άλλα λόγια, όταν η ηλεκτρική «ισορροπία» διαταραχθεί, ένας τέτοιος βρόχος περιοδικά (δηλαδή χωρίς ταλαντώσεις) επιστρέφει στη θέση «ισορροπίας».

Δείτε επίσης για αυτό το θέμα:

Επαγωγικά συζευγμένα ταλαντευόμενα κυκλώματα

Συνεχείς ταλαντώσεις και παραμετρικός συντονισμός