Ayunan elektrik: jenis dan ciri, amplitud, frekuensi dan fasa ayunan
Ayunan ialah proses yang berulang berulang kali atau kira-kira berulang pada selang waktu tertentu. Proses turun naik adalah meluas dalam alam semula jadi dan teknologi.
Dalam kejuruteraan elektrik dan elektronik, mereka perlu berurusan dengan pelbagai jenis ayunan elektrik, i.e. turun naik voltan dan arus. dalam litar elektrik yang berbezaserta getaran mekanikal seperti getaran membran mikrofon atau pembesar suara.
Ciri-ciri getaran
Ayunan sebagai proses berulang dicirikan, pertama sekali, oleh sisihan terbesar yang dicapai oleh nilai turun naik, atau amplitud getaran, kedua, kekerapan pengulangan keadaan yang sama berlaku, atau kekerapan getaran, dan ketiga, dari negeri apa, apa fasa proses sepadan dengan masa permulaan kira detik. Ciri terakhir proses berayun ini dipanggil "fasa permulaan" atau ringkasnya "fasa".
Tegasnya, konsep ini hanya terpakai kepada jenis ayunan tertentu, iaitu berkala dan, khususnya, sinusoidal… Istilah: amplitud, kekerapan dan fasa, bagaimanapun, secara amnya digunakan dalam pengertian di atas untuk sebarang getaran secara umum (lihat — Parameter asas AC).
Ciri-ciri ayunan (amplitud, tempoh, kekerapan dan fasa):
Jenis-jenis getaran
Bergantung pada apa yang berlaku kepada amplitud, ayunan berbeza:
-
pegun atau tidak lembap, yang amplitudnya tidak berubah dari semasa ke semasa;
-
dilunaskan, yang amplitudnya berkurangan dengan masa;
-
meningkat, amplitud yang meningkat dengan masa;
-
modulasi amplitud yang amplitudnya bertambah dan berkurangan dengan masa.
Bergantung pada bagaimana ayunan diulang dalam masa, ayunan berbeza:
-
berkala, iaitu keadaan di mana semua keadaan diulang tepat pada selang waktu tertentu;
-
kira-kira berkala, di mana semua keadaan hanya lebih kurang berulang, contohnya, redaman atau termodulat frekuensi (iaitu, ayunan yang frekuensinya sentiasa berubah dalam had tertentu di sekitar nilai tertentu).
Lihat -Bebas ayunan terlembap dan paksa
Bergantung pada bentuk, ayunan dibezakan:
-
sinusoidal (harmonik) atau dekat dengan sinusoidal;
-
kelonggaran, bentuknya berbeza dengan ketara daripada sinusoidal.
Akhirnya, mengikut asal proses berayun, mereka dibezakan:
-
ayunan semula jadi atau bebas yang berlaku akibat kejutan dalam sistem (atau secara umum, pelanggaran keseimbangan sistem);
-
terpaksa, timbul akibat tindakan ayunan luaran yang berpanjangan pada sistem, dan ayunan diri yang berlaku dalam sistem tanpa adanya pengaruh luar, disebabkan oleh keupayaan sistem itu sendiri untuk mengekalkan proses berayun di dalamnya.
Getaran elektrik — turun naik dalam arus, voltan, cas, yang berlaku dalam litar elektrik, litar, talian, dsb. Jenis getaran elektrik yang paling biasa adalah yang biasa arus elektrik berselang-seli, di mana voltan dan arus dalam litar berubah secara berkala. Ia berlaku dengan frekuensi 50 Hz. Ayunan yang agak perlahan itu biasanya diperoleh menggunakan Mesin elektrik arus ulang-alik.
Getaran pantas dicipta oleh kaedah khas, di antaranya dalam teknologi moden mereka memainkan peranan terbesar penjana elektronik.
Bergantung pada kekerapan, adalah perkara biasa untuk membahagikan getaran elektrik kepada dua kumpulan - frekuensi rendah, yang frekuensinya di bawah 15,000 Hz, dan frekuensi tinggi, yang frekuensinya lebih dari 15,000 Hz. Had ini dipilih kerana getaran di bawah 15,000 Hz menghasilkan sensasi bunyi dalam telinga manusia, manakala getaran melebihi 15,000 Hz tidak dapat didengari oleh telinga manusia.
Sistem pengayun — sistem di mana ayunan semula jadi mungkin berlaku.
Litar pengayun — litar di mana ayunan elektrik semulajadi boleh berlaku jika "keseimbangan" elektrik terganggu di dalamnya, iaitu, jika voltan atau arus awal dicipta di dalamnya.
rantai — litar elektrik yang biasanya tertutup. Walau bagaimanapun, istilah ini juga digunakan untuk litar terbuka, iaitu antena. Untuk membezakan antara dua jenis gelung ini, masing-masing dipanggil tertutup dan terbuka.Istilah "kontur" kadangkala mempunyai makna yang istimewa. Litar berayun selalunya dipanggil «litar» untuk ringkasnya.
Untuk ayunan semula jadi berlaku dalam litar, ia mesti mempunyai kemuatan dan kearuhan, bukan rintangan terlalu banyak. Kekerapan ayunan semula jadi dalam litar akan bergantung pada nilai kemuatan C dan kearuhan L. Semakin besar kapasitans dan kearuhan yang terlibat dalam litar berayun, semakin rendah kekerapan ayunan semula jadinya (untuk butiran lanjut lihat di sini — Litar pengayun).
Kekerapan getaran semula jadi dalam litar ditentukan lebih kurang oleh apa yang dipanggil dengan formula Thomson:
Oleh kerana setiap litar mempunyai rintangan di mana kehilangan tenaga berlaku dan haba dibebaskan, maka ayunan semula jadi dalam litar akan sentiasa menjadi redaman. Dalam erti kata lain, litar berayun kembali kepada "keseimbangan" elektrik akibat daripada proses berayun yang dilembapkan.
Jika rintangan litar adalah sangat tinggi, maka ia adalah litar aperiodik di mana tiada ayunan semula jadi berlaku. Voltan dan arus awal yang dicipta dalam pereputan litar sedemikian tanpa mengalami ayunan, tetapi secara monoton. Dalam erti kata lain, apabila "keseimbangan" elektrik terganggu, gelung sedemikian secara berkala (iaitu tanpa ayunan) kembali ke kedudukan "keseimbangan".
Lihat juga mengenai topik ini:
Litar berayun berganding secara induktif
Ayunan berterusan dan resonans parametrik