การสั่นทางไฟฟ้า: ชนิดและลักษณะเฉพาะ แอมพลิจูด ความถี่ และเฟสของการสั่น

การสั่นเป็นกระบวนการที่ทำซ้ำตัวเองซ้ำๆ หรือทำซ้ำอย่างคร่าว ๆ ในบางช่วงเวลา กระบวนการที่ผันผวนมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติและเทคโนโลยี

ในวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ พวกเขาต้องรับมือกับการสั่นทางไฟฟ้าหลายประเภท เช่น ความผันผวนของแรงดันและกระแส ในวงจรไฟฟ้าต่างๆเช่นเดียวกับการสั่นสะเทือนทางกลเช่นการสั่นสะเทือน เยื่อหุ้มไมโครโฟน หรือลำโพง.

ลักษณะการสั่นสะเทือน

การแกว่งเป็นกระบวนการซ้ำ ๆ นั้นมีลักษณะเด่นประการแรกคือค่าเบี่ยงเบนที่ใหญ่ที่สุดถึงค่าที่ผันผวนหรือ แอมพลิจูดการสั่นสะเทือนประการที่สองความถี่ที่เกิดซ้ำของสถานะเดียวกันหรือ ความถี่ของการสั่นสะเทือนและประการที่สามจากสถานะอะไร อะไร ขั้นตอนกระบวนการ ตรงกับเวลาเริ่มนับถอยหลัง ลักษณะหลังของกระบวนการสั่นนี้เรียกว่า "เฟสเริ่มต้น" หรือเรียกสั้นๆ ว่า "เฟส"

กล่าวอย่างเคร่งครัด แนวคิดเหล่านี้ใช้ได้กับการแกว่งบางประเภทเท่านั้น กล่าวคือ คาบ และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไซน์… คำว่า: แอมพลิจูด ความถี่ และเฟส โดยทั่วไปจะใช้ในความหมายข้างต้นกับการสั่นสะเทือนใดๆ โดยทั่วไป (ดู — พารามิเตอร์พื้นฐานของ AC).

ลักษณะการสั่น (แอมพลิจูด คาบ ความถี่ และเฟส):

ประเภทของการสั่นสะเทือน

ขึ้นอยู่กับสิ่งที่เกิดขึ้นกับแอมพลิจูด การสั่นจะแตกต่างกันไป:

• อยู่กับที่หรือไม่ได้รับความเสียหายซึ่งแอมพลิจูดไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป

• ตัดจำหน่ายซึ่งแอมพลิจูดลดลงตามเวลา

• เพิ่มขึ้นความกว้างที่เพิ่มขึ้นตามเวลา

• การปรับแอมพลิจูดซึ่งแอมพลิจูดเพิ่มขึ้นและลดลงตามเวลา

การสั่นจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวิธีการสั่นซ้ำในช่วงเวลา:

• เป็นระยะ ๆ นั่นคือสถานะที่ทำซ้ำทุก ๆ ช่วงเวลาอย่างแน่นอน

• ประมาณคาบ ซึ่งทุกสถานะจะทำซ้ำตัวเองโดยประมาณเท่านั้น ตัวอย่างเช่น การหน่วงหรือการปรับความถี่

ดู -ฟรีการสั่นแบบหน่วงและบังคับ

ขึ้นอยู่กับแบบฟอร์ม การสั่นจะแตกต่างกัน:

• ซายน์ (ฮาร์มอนิก) หรือใกล้เคียงกับซายน์;

• การผ่อนคลายซึ่งมีรูปร่างแตกต่างจากไซน์ไซด์อย่างมาก

ในที่สุด ตามที่มาของกระบวนการสั่น พวกมันมีความแตกต่าง:

• การสั่นตามธรรมชาติหรืออิสระที่เกิดขึ้นจากการกระแทกในระบบ (หรือโดยทั่วไปคือการละเมิดสมดุลของระบบ)

• ถูกบังคับซึ่งเกิดขึ้นจากการกระทำการสั่นภายนอกที่ยืดเยื้อบนระบบ และการสั่นตัวเองที่เกิดขึ้นในระบบโดยไม่มีอิทธิพลจากภายนอก เนื่องจากความสามารถของระบบเองในการรักษากระบวนการสั่นไหวในตัวมัน

การสั่นสะเทือนทางไฟฟ้า — ความผันผวนของกระแส แรงดัน ประจุ ที่เกิดขึ้นในวงจรไฟฟ้า วงจร เส้น ฯลฯ การสั่นสะเทือนทางไฟฟ้าที่พบมากที่สุดคือการสั่นสะเทือนแบบปกติ กระแสไฟฟ้าสลับซึ่งแรงดันและกระแสในวงจรเปลี่ยนแปลงเป็นระยะ พวกเขาเกิดขึ้น ด้วยความถี่ 50 Hz. โดยปกติแล้วการสั่นที่ค่อนข้างช้านั้นจะได้รับโดยใช้ เครื่องไฟฟ้ากระแสสลับ.

การสั่นสะเทือนอย่างรวดเร็วถูกสร้างขึ้นโดยวิธีพิเศษซึ่งในเทคโนโลยีสมัยใหม่มีบทบาทมากที่สุด เครื่องกำเนิดไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์.

เป็นเรื่องปกติที่จะแบ่งการสั่นสะเทือนทางไฟฟ้าออกเป็นสองกลุ่ม โดยขึ้นอยู่กับความถี่ - ความถี่ต่ำซึ่งมีความถี่ต่ำกว่า 15,000 Hz และความถี่สูงซึ่งมีความถี่มากกว่า 15,000 Hz ขีดจำกัดนี้ถูกเลือกเนื่องจากการสั่นสะเทือนที่ต่ำกว่า 15,000 Hz ทำให้เกิดความรู้สึกของเสียงในหูของมนุษย์ ในขณะที่การสั่นสะเทือนที่สูงกว่า 15,000 Hz จะไม่ได้ยินจากหูของมนุษย์

ระบบออสซิลเลเตอร์ — ระบบที่อาจเกิดการสั่นตามธรรมชาติ

วงจรออสซิลเลเตอร์ — วงจรที่การสั่นของไฟฟ้าตามธรรมชาติสามารถเกิดขึ้นได้หาก "สมดุล" ทางไฟฟ้าถูกรบกวน นั่นคือหากมีการสร้างแรงดันหรือกระแสเริ่มต้นขึ้นในนั้น

โซ่ - วงจรไฟฟ้าปกติปิด อย่างไรก็ตาม คำนี้ยังใช้กับวงจรเปิด กล่าวคือ เสาอากาศ หากต้องการแยกความแตกต่างระหว่างลูปทั้งสองประเภทนี้ จะเรียกว่าลูปปิดและเปิดตามลำดับคำว่า "รูปร่าง" บางครั้งมีความหมายพิเศษ วงจรสั่นมักเรียกสั้นๆ ว่า «วงจร»

เพื่อให้เกิดการสั่นตามธรรมชาติในวงจร จะต้องมีความจุและความเหนี่ยวนำ ความต้านทานไม่มากเกินไป ความถี่ของการสั่นตามธรรมชาติในวงจรจะขึ้นอยู่กับค่าของความจุไฟฟ้า C และตัวเหนี่ยวนำ L ยิ่งความจุไฟฟ้าและตัวเหนี่ยวนำที่เกี่ยวข้องในวงจรสั่นมากเท่าใด ความถี่ของการสั่นตามธรรมชาติก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น (สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม ดูที่นี่ — วงจรออสซิลเลเตอร์).

ความถี่ของการสั่นสะเทือนตามธรรมชาติในวงจรถูกกำหนดโดยสิ่งที่เรียกว่าโดยประมาณ ตามสูตรของทอมสัน:

เนื่องจากทุกวงจรมีความต้านทานเมื่อเกิดการสูญเสียพลังงานและความร้อนถูกปล่อยออกมา ดังนั้นการสั่นตามธรรมชาติในวงจรจึงเกิดการหน่วงอยู่เสมอ กล่าวอีกนัยหนึ่ง วงจรสั่นจะกลับสู่ "สมดุล" ทางไฟฟ้าอันเป็นผลมาจากกระบวนการสั่นแบบหน่วง

หากความต้านทานของวงจรสูงมาก แสดงว่าเป็นวงจร aperiodic ที่ไม่มีการสั่นตามธรรมชาติเกิดขึ้น แรงดันและกระแสเริ่มต้นที่สร้างขึ้นในวงจรดังกล่าวจะสลายตัวโดยไม่เกิดการสั่น แต่เป็นแบบโมโนโทนิก กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่อ "สมดุล" ทางไฟฟ้าถูกรบกวน วงจรดังกล่าวจะวนซ้ำเป็นระยะๆ (เช่น ไม่มีการสั่น) จะกลับสู่ตำแหน่ง "สมดุล"

ดูเพิ่มเติมในหัวข้อนี้:

วงจรสั่นคู่อุปนัย

การสั่นต่อเนื่องและการสั่นพ้องแบบพาราเมตริก