Dao động điện: các loại và đặc điểm, biên độ, tần số và pha của dao động
Dao động là các quá trình tự lặp đi lặp lại nhiều lần hoặc gần như lặp lại ở những khoảng thời gian nhất định. Các quá trình dao động có tính phổ biến rộng rãi trong tự nhiên và công nghệ.
Trong kỹ thuật điện và điện tử, họ phải xử lý rất nhiều loại dao động điện, tức là dao động của điện áp và dòng điện. trong các mạch điện khác nhaucũng như các rung động cơ học như rung động màng micro hoặc loa.
Đặc điểm rung động
Dao động như các quá trình lặp đi lặp lại được đặc trưng trước hết bởi độ lệch lớn nhất mà giá trị dao động đạt được, hoặc biên độ rung, thứ hai, tần suất xảy ra sự lặp lại của các trạng thái giống nhau, hoặc tần số rung, và thứ ba, từ trạng thái nào, cái gì giai đoạn xử lý tương ứng với thời điểm bắt đầu đếm ngược. Đặc điểm sau này của quá trình dao động được gọi là "pha ban đầu" hay gọi tắt là "pha".
Nói một cách chính xác, những khái niệm này chỉ áp dụng cho một số loại dao động nhất định, cụ thể là chu kỳ và đặc biệt là, hình sin… Tuy nhiên, các thuật ngữ: biên độ, tần số và pha thường được áp dụng theo nghĩa trên cho bất kỳ rung động nào nói chung (xem — Các thông số cơ bản của AC).
Đặc điểm dao động (biên độ, chu kỳ, tần số và pha):
Các loại rung động
Tùy thuộc vào những gì xảy ra với biên độ, các dao động khác nhau:
-
đứng yên hoặc không tắt dần, có biên độ không thay đổi theo thời gian;
-
khấu hao, có biên độ giảm dần theo thời gian;
-
tăng, biên độ tăng theo thời gian;
-
biến điệu biên độ mà biên độ của nó tăng giảm theo thời gian.
Tùy thuộc vào cách các dao động được lặp lại theo thời gian, các dao động khác nhau:
-
định kỳ, nghĩa là những trạng thái trong đó tất cả các trạng thái được lặp lại chính xác theo những khoảng thời gian nhất định;
-
xấp xỉ tuần hoàn, trong đó tất cả các trạng thái chỉ lặp lại một cách xấp xỉ, ví dụ, tắt dần hoặc biến điệu tần số (tức là các dao động có tần số thay đổi liên tục trong các giới hạn nhất định xung quanh một giá trị nhất định).
Nhìn -Dao động tắt dần và dao động cưỡng bức
Tùy thuộc vào hình thức, dao động được phân biệt:
-
hình sin (điều hòa) hoặc gần hình sin;
-
thư giãn, hình dạng của nó khác biệt đáng kể so với hình sin.
Cuối cùng, theo nguồn gốc của quá trình dao động, chúng được phân biệt:
-
dao động tự nhiên hoặc tự do xảy ra do một cú sốc trong hệ thống (hoặc nói chung là vi phạm trạng thái cân bằng của hệ thống);
-
cưỡng bức, phát sinh do tác động dao động bên ngoài kéo dài trên hệ thống và tự dao động xảy ra trong hệ thống khi không có tác động bên ngoài, do khả năng của chính hệ thống duy trì quá trình dao động trong đó.
rung động điện — dao động dòng điện, điện áp, điện tích, xảy ra trong các mạch điện, mạch điện, đường dây, v.v. Loại rung động điện phổ biến nhất là loại thông thường dòng điện xoay chiều, trong đó hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong mạch biến thiên tuần hoàn. với tần số 50 Hz. Những dao động tương đối chậm như vậy thường thu được bằng cách sử dụng Máy điện xoay chiều.
Rung động nhanh được tạo ra bằng các phương pháp đặc biệt, trong đó trong các công nghệ hiện đại, chúng đóng vai trò lớn nhất máy phát điện tử.
Tùy thuộc vào tần số, người ta thường chia các rung động điện thành hai nhóm — tần số thấp, có tần số dưới 15.000 Hz và tần số cao, có tần số lớn hơn 15.000 Hz. Giới hạn này được chọn vì các rung động dưới 15.000 Hz tạo ra cảm giác âm thanh ở tai người, trong khi các rung động trên 15.000 Hz tai người không thể nghe được.
hệ thống dao động - các hệ thống có thể xảy ra các dao động tự nhiên.
mạch dao động - một mạch trong đó các dao động điện tự nhiên có thể xảy ra nếu "sự cân bằng" điện bị xáo trộn trong nó, nghĩa là, nếu các điện áp hoặc dòng điện ban đầu được tạo ra trong đó.
Xích - mạch điện thường đóng. Tuy nhiên, thuật ngữ này cũng áp dụng cho các mạch hở, cụ thể là ăng-ten. Để phân biệt giữa hai loại vòng lặp này, chúng được gọi là đóng và mở tương ứng.Thuật ngữ "đường viền" đôi khi có một ý nghĩa đặc biệt. Một mạch dao động thường được gọi đơn giản là «mạch» cho ngắn gọn.
Để dao động tự nhiên xảy ra trong mạch, nó phải có điện dung và độ tự cảm, không quá lớn. Tần số dao động tự nhiên trong mạch sẽ phụ thuộc vào giá trị của điện dung C và độ tự cảm L. Điện dung và độ tự cảm tham gia vào mạch dao động càng lớn thì tần số dao động tự nhiên của nó càng thấp (để biết thêm chi tiết, xem tại đây — mạch dao động).
Tần số dao động tự nhiên trong mạch được xác định gần đúng bởi cái gọi là theo công thức Thomson:
Vì mọi mạch đều có điện trở, nơi xảy ra tổn thất năng lượng và tỏa nhiệt, nên các dao động tự nhiên trong mạch sẽ luôn tắt dần. Nói cách khác, mạch dao động trở lại trạng thái "cân bằng" điện do quá trình dao động tắt dần.
Nếu điện trở của mạch rất cao, thì đó là mạch không tuần hoàn trong đó không có dao động tự nhiên nào xảy ra. Điện áp và dòng điện ban đầu được tạo ra trong một mạch như vậy phân rã mà không trải qua dao động, nhưng đơn điệu. Nói cách khác, khi "cân bằng" điện bị xáo trộn, một vòng lặp như vậy sẽ quay trở lại vị trí "cân bằng" theo chu kỳ (tức là không có dao động).
Xem thêm về chủ đề này:
Dao động liên tục và cộng hưởng tham số