Електричне осцилације: врсте и карактеристике, амплитуда, фреквенција и фаза осцилација

Осцилације су процеси који се понављају више пута или се грубо понављају у одређеним интервалима. Флуктуирајући процеси су распрострањени у природи и технологији.

У електротехници и електроници се морају суочити са најразличитијим врстама електричних осцилација, тј. колебања напона и струја. у различитим електричним колимакао и механичке вибрације као што су вибрације мембране микрофона или звучнике.

Карактеристике вибрација

Осцилације као процеси који се понављају карактеришу, пре свега, највећа одступања која достижу флуктуирајућа вредност, тј. амплитуда вибрације, друго, учесталост понављања истих стања, или фреквенција вибрација, и треће, из које државе, шта фаза процеса одговара времену почетка одбројавања. Ова последња карактеристика осцилационог процеса назива се "почетна фаза" или скраћено "фаза".

Строго говорећи, ови концепти су применљиви само на одређене врсте осцилација, односно периодичне и, посебно, синусоидални… Термини: амплитуда, фреквенција и фаза се, међутим, генерално примењују у горе наведеном смислу на било коју вибрацију уопште (видети - Основни параметри АЦ).

Осцилационе карактеристике (амплитуда, период, фреквенција и фаза):

Врсте вибрација

У зависности од тога шта се дешава са амплитудом, осцилације се разликују:

• стационарни или непригушени, чија се амплитуда не мења током времена;

• амортизована, чија амплитуда опада са временом;

• повећава, чија се амплитуда повећава са временом;

• амплитудна модулација чија амплитуда расте и опада са временом.

У зависности од тога како се осцилације понављају у времену, осцилације се разликују:

• периодичне, односно оне у којима се сва стања понављају тачно у одређеним интервалима;

• приближно периодична, у којој се сва стања само приближно понављају, на пример, пригушена или фреквентно модулисана (тј. осцилације чија се фреквенција стално мења у одређеним границама око одређене вредности).

Погледај -Слободне пригушене и принудне осцилације

У зависности од облика разликују се осцилације:

• синусоидални (хармонични) или близу синусоидног;

• опуштање, чији се облик значајно разликује од синусоидног.

Коначно, према пореклу осцилационог процеса разликују се:

• природне или слободне осцилације које су настале као резултат шока у систему (или уопште, нарушавања равнотеже система);

• принудне, које настају као резултат продуженог спољашњег осцилаторног дејства на систем, и аутоосцилације које се јављају у систему у одсуству спољашњих утицаја, због способности самог система да одржава осцилаторни процес у њему.

Електричне вибрације — флуктуације струје, напона, наелектрисања које се јављају у електричним колима, колима, водовима итд. Најчешћи тип електричних вибрација су оне уобичајене наизменична електрична струја, у којима се напон и струја у колу периодично мењају.Дешавају се са фреквенцијом од 50 Хз. Такве релативно споре осцилације се обично добијају коришћењем Електричне машине наизменичне струје.

Брзе вибрације се стварају посебним методама, међу којима у савременим технологијама оне имају највећу улогу електронски генератори.

У зависности од фреквенције, уобичајено је да се електричне вибрације поделе у две групе — ниске фреквенције, чија је фреквенција испод 15.000 Хз, и високофреквентних, чија је фреквенција већа од 15.000 Хз. Ова граница је изабрана јер вибрације испод 15.000 Хз стварају осећај звука у људском уху, док вибрације изнад 15.000 Хз људско уво не може чути.

Осцилаторни системи — системи у којима се могу јавити природне осцилације.

Осцилаторно коло — коло у коме могу настати природне електричне осцилације ако се у њему поремети електрична „равнотежа“, односно ако се у њему стварају почетни напони или струје.

Ланац — нормално затворено електрично коло. Међутим, овај термин се такође односи на отворена кола, односно антене. Да би се разликовале ове две врсте петљи, називају се затвореним и отвореним.Термин "контура" понекад има посебно значење. Осцилационо коло се често назива једноставно „коло“ ради краткоће.

Да би дошло до природних осцилација у колу, оно мора имати капацитет и индуктивност, а не превелики отпор. Фреквенција природних осцилација у колу зависиће од вредности капацитивности Ц и индуктивности Л. Што је већи капацитет и индуктивност укључених у осцилационо коло, то је нижа фреквенција његових природних осцилација (за више детаља погледајте овде — Осцилаторно коло).

Учесталост природних вибрација у колу је приближно одређена тзв по Томсоновој формули:

Пошто свако коло има отпор где настају губици енергије и ослобађање топлоте, онда ће природне осцилације у колу увек бити пригушене. Другим речима, осцилаторно коло се враћа у електричну "равнотежу" као резултат пригушеног осцилаторног процеса.

Ако је отпор кола веома висок, онда је то апериодично коло у коме се не јављају природне осцилације. Почетни напони и струје створени у таквом колу опадају без осцилација, већ монотоно. Другим речима, када је електрична „равнотежа” поремећена, таква петља се апериодично (тј. без осцилација) враћа у „равнотежни” положај.

Погледајте и на ову тему:

Индуктивно спрегнута осцилујућа кола

Континуиране осцилације и параметарска резонанца