Oscil·lacions elèctriques: tipus i característiques, amplitud, freqüència i fase de les oscil·lacions

Les oscil·lacions són processos que es repeteixen repetidament o aproximadament a intervals determinats. Els processos fluctuants estan molt estesos en la naturalesa i la tecnologia.

En enginyeria elèctrica i electrònica, han de fer front a una gran varietat de tipus d'oscil·lacions elèctriques, és a dir. fluctuacions de voltatges i corrents. en diferents circuits elèctricsaixí com vibracions mecàniques com les vibracions membranes del micròfon o altaveus.

Característiques de la vibració

Les oscil·lacions com a processos repetitius es caracteritzen, en primer lloc, per les majors desviacions assolides pel valor fluctuant, o amplitud de vibració, en segon lloc, la freqüència amb què es produeixen repeticions dels mateixos estats, o freqüència de vibració, i en tercer lloc, des de quin estat, què fase del procés correspon a l'hora d'inici del compte enrere. Aquesta última característica del procés oscil·lant s'anomena "fase inicial" o simplement "fase" abreujada.

En sentit estricte, aquests conceptes només són aplicables a determinats tipus d'oscil·lacions, és a dir, periòdiques i, en particular, sinusoïdal... Els termes: amplitud, freqüència i fase s'apliquen, però, generalment en el sentit anterior a qualsevol vibració en general (vegeu: Paràmetres bàsics de CA).

Característiques de l'oscil·lació (amplitud, període, freqüència i fase):

Tipus de vibració

Segons el que succeeixi amb l'amplitud, les oscil·lacions difereixen:

• estacionari o sense amortiment, l'amplitud del qual no canvia amb el temps;

• amortitzat, l'amplitud del qual disminueix amb el temps;

• augmenta, l'amplitud del qual augmenta amb el temps;

• modulació d'amplitud l'amplitud de la qual augmenta i disminueix amb el temps.

Depenent de com es repeteixen les oscil·lacions en el temps, les oscil·lacions difereixen:

• periòdics, és a dir, aquells en què tots els estats es repeteixen exactament a determinats intervals;

• aproximadament periòdic, en què tots els estats només es repeteixen aproximadament, per exemple, amortiment o modulació de freqüència (és a dir, oscil·lacions la freqüència de les quals canvia constantment dins de certs límits al voltant d'un determinat valor).

Mira -Oscil·lacions forçades i amortides lliures

Segons la forma, es distingeixen les oscil·lacions:

• sinusoïdal (harmònic) o proper a sinusoïdal;

• relaxació, la forma de la qual és significativament diferent de la sinusoïdal.

Finalment, segons l'origen del procés oscil·lant, es distingeixen:

• oscil·lacions naturals o lliures que es van produir com a conseqüència d'un xoc en el sistema (o, en general, una violació de l'equilibri del sistema);

• forçat, sorgit com a resultat d'una acció oscil·latòria externa prolongada sobre el sistema, i les autooscil·lacions que es produeixen al sistema en absència d'influències externes, a causa de la capacitat del propi sistema de mantenir el procés oscil·latori en ell.

Vibracions elèctriques — fluctuacions de corrent, tensió, càrrega, que es produeixen en circuits elèctrics, circuits, línies, etc. El tipus més comú de vibracions elèctriques són les habituals corrent elèctric altern, en què la tensió i el corrent al circuit canvien periòdicament amb una freqüència de 50 Hz. Aquestes oscil·lacions relativament lentes s'obtenen normalment utilitzant Màquines elèctriques de corrent altern.

Les vibracions ràpides es creen mitjançant mètodes especials, entre els quals en les tecnologies modernes juguen el paper més important generadors electrònics.

Depenent de la freqüència, és habitual dividir les vibracions elèctriques en dos grups: baixa freqüència, la freqüència de la qual és inferior a 15.000 Hz, i alta freqüència, la freqüència de la qual és superior a 15.000 Hz. Aquest límit es va escollir perquè les vibracions per sota de 15.000 Hz produeixen la sensació de so a l'oïda humana, mentre que les vibracions per sobre de 15.000 Hz no poden ser escoltades per l'oïda humana.

Sistemes oscil·ladors — sistemes en què es poden produir oscil·lacions naturals.

Circuit oscil·lador — un circuit en el qual es poden produir oscil·lacions elèctriques naturals si s'hi altera l'"equilibri" elèctric, és a dir, si s'hi creen tensions o corrents inicials.

Cadena - un circuit elèctric normalment tancat. Tanmateix, aquest terme també s'aplica als circuits oberts, és a dir, a les antenes. Per distingir entre aquests dos tipus de bucles, s'anomenen tancats i oberts, respectivament.El terme "contorn" de vegades té un significat especial. Un circuit oscil·lant sovint s'anomena simplement "circuit" per a la brevetat.

Perquè es produeixin oscil·lacions naturals en un circuit, ha de tenir capacitat i inductància, no massa resistència. La freqüència de les oscil·lacions naturals en el circuit dependrà del valor de la capacitat C i la inductància L. Com més grans siguin la capacitat i la inductància implicades en el circuit oscil·lant, menor serà la freqüència de les seves oscil·lacions naturals (per a més detalls vegeu aquí - Circuit oscil·lador).

La freqüència de les vibracions naturals en el circuit està determinada aproximadament per l'anomenat per la fórmula de Thomson:

Com que cada circuit té una resistència on es produeixen pèrdues d'energia i s'allibera calor, les oscil·lacions naturals del circuit sempre seran amortidores. En altres paraules, el circuit oscil·lant torna a l'"equilibri" elèctric com a resultat d'un procés oscil·latori amortit.

Si la resistència del circuit és molt alta, llavors és un circuit aperiòdic en el qual no es produeixen oscil·lacions naturals. Les tensions i corrents inicials creades en un circuit així disminueixen sense experimentar oscil·lacions, però de manera monòtona. En altres paraules, quan l'"equilibri" elèctric es veu alterat, aquest bucle periòdicament (és a dir, sense oscil·lacions) torna a la posició d'"equilibri".

Veure també sobre aquest tema:

Circuits oscil·lants acoblats inductivament

Oscil·lacions contínues i ressonància paramètrica