Гармонические колебания 2

1 Гармоническое колебание — явление периодического изменения какой-либо величины, при котором зависимость от аргумента имеет характер функции синуса или косинуса. Например, гармонически колеблется величина, изменяющаяся во времени следующим образом:

или

,

где х — значение изменяющейся величины, t — время, А — амплитуда колебаний, ω — циклическая частота колебаний, — полная фаза колебаний, — начальная фаза колебаний.

1. Свободные колебания совершаются под действием внутренних сил системы после того, как система была выведена из положения равновесия.
2. Вынужденные Колебания совершаются под воздействием внешней периодической силы.

Гармонические колебания отличаются от всех остальных видов колебаний по следующим причинам:

1. Очень часто колебания, как свободные , так и вынужденные , происходящие в реальных системах, имеют форму гармонических колебаний или очень близкую к ней.
2. Широкий класс периодических функций может быть разложен на сумму тригонометрических компонент. Другими словами, любое колебание может быть представлено как сумма гармонических колебаний.
3. Для широкого класса систем откликом на гармоническое воздействие является гармоническое колебание, при этом связь воздействия и отклика является устойчивой характеристикой системы. С учетом предыдущего свойства это позволяет исследовать прохождение колебаний произвольной формы через системы.

2, 3 Колебательный контур — электрическая цепь, содержащая последовательно соединённые катушку индуктивности и конденсатор. В такой цепи могут возбуждаться колебаниятока (и напряжения).

Электромагнитные колебания — это колебания электрических и магнитных полей, которые сопровождаются периодическим изменением заряда, тока и напряжения. Простейшей системой, где могут возникнуть и существовать электромагнитные колебания, является колебательный контур. Колебательный контур — это система, состоящая из катушки индуктивности и конденсатора (рис. 41, а). Если конденсатор зарядить и замкнуть на катушку, то по катушке потечет ток (рис. 41, б). Когда конденсатор разрядится, ток в цепи не прекратится из-за самоиндукции в катушке. Индукционный ток, в соответствии с правилом Ленца, будет течь в ту же сторону и перезарядит конденсатор (рис. 41, в). Ток в данном направлении прекратится, и процесс повторится в обратном направлении (рис. 41, г). Таким образом, в колебательном контуре будут происходить электромагнитные колебания из-за превращения энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля катушки с током , и наоборот.

Период электромагнитных колебаний в идеальном колебательном контуре (т. е. в таком контуре, где нет потерь энергии) зависит от индуктивности катушки и емкости конденсатора и находится по

формуле Томсона . Частота с периодом связана обратно пропорциональной зависимостью.

4 Автоколеба́ния — незатухающие колебания в диссипативнойдинамической системе с нелинейной обратной связью, поддерживающиеся за счёт энергии постоянного, то есть непериодического внешнего воздействия. Автоколебания отличаются от вынужденных колебаний тем, что последние вызваны периодическим внешним воздействием и происходят с частотой этого воздействия, в то время как возникновение автоколебаний и их частота определяются внутренними свойствами самой автоколебательной системы.
Термин автоколебания в русскоязычную терминологию введён А. А. Андроновым в 1928 г.
Примерами автоколебаний могут служить:

• незатухающие колебания маятника часов за счёт постоянного действия тяжести заводной гири;
• колебания скрипичной струны под воздействием равномерно движущегося смычка
• возникновение переменного тока в цепях мультивибратора при постоянном напряжении питания;
• колебание воздушного столба в трубе орга́на, при равномерной подаче воздуха в неё. (см. также Стоячая волна)

5 Переме́нный ток — это ток, который изменяется с течением времени по величине и направлению

Под переменным током также подразумевают ток в обычных одно- и трёхфазных сетях. В этом случае параметры переменного тока изменяются по гармоническому закону.

В устройствах-потребителях постоянного тока переменный ток часто выпрямляется выпрямителями для получения постоянного тока.

Действующим значением переменного тока (правильнее среднеквадратичным значением) называют некоторое значение постоянного тока, который за время одного периода произведёт тот же самый тепловой или электродинамический эффект, что и переменный ток.

Так, для действующего значения тока, можно применить формулу:

.

Для гармонических колебаний тока I=0,707*I_m

Аналогичным образом определяются действующие значения ЭДС и напряжения.

7 Закон Ома для цепи переменного тока

Любая реальная цепь переменного тока содержит одновременно активное сопротивление (нагревательные приборы, лампы накаливания, соединительные провода и т.п.), емкостное сопротивление (емкости проводников, конденсаторов и т.п.) и индуктивное сопротивление (обмотки электродвигателей, катушки электромагнитных приборов и т.п.).

8 Трансформа́тор (от лат. transformo — преобразовывать) — статич