Nútené oscilácie

Elektromagnetické oscilácie boli do istej miery objavené náhodou. Voľný a nútený výkyv našiel široké uplatnenie v každodennom živote. Elektromagnetické oscilácie sa používajú v rôznych technických zariadeniach vrátane komunikácie. Premenlivé technické prúdy sú tiež elektrické výkyvy. Dokonca aj svetelné javy sú elektromagnetické oscilácie. Hovorme o nich podrobnejšie.

Vibrácie sú chápané ako procesy alebo pohyby charakterizované kondicionovanou časovou opakovateľnosťou. Takéto procesy sú dosť rozšírené. Fyzická povaha oscilujúcich procesov sa môže meniť. Vychádzajúc z toho sa odlišujú elektromagnetické, mechanické a iné oscilácie.

Medzi rôznymi elektrickými javmi, voľné a nútené elektromagnetické kmity zaujímajú osobitné miesto. Elektromagnetické oscilácie sa chápu ako kmity magnetických a elektrických polí, sprevádzané periodickou zmenou napätia, prúdu a náboja. Na vyvolanie a udržiavanie elektromagnetických kmitov sa používa oscilačný obvod.

Nútené oscilácie sú také oscilačné procesy, ktoré sú spôsobené pôsobením vonkajších síl na systém.

Nútené oscilácie majú svoju vlastnú charakteristickú vlastnosť - sú nerušené. Ich frekvencia sa rovná frekvencii periodickej vonkajšej činnosti na danom oscilačnom systéme. Avšak je potrebné rozlišovať také oscilačné pohyby od auto-oscilácií. Pri samo-osciláciách systém preberá mechanizmus, ktorý "dodáva" do systému z určitého zásobníka energie, v súlade s jeho osciláciami, malé časti energie, ktoré podporujú jeho vlastné nezmenené oscilácie. Takže v seba-kmitaní, systém "tlačí" sám. Pri nútených osciláciách systém preberá impulz od vonkajšej sily.

Frekvencia takýchto kmitov sa zhoduje s frekvenciou pôsobiacej vonkajšej sily. U nich nie je amplitúda nastavená ľubovoľne, rovnako ako pri voľných osciláciách, ale je stanovená sama. Hodnota amplitúdy závisí od pomeru frekvencií vonkajšej sily a vlastnej frekvencie.

Nútené oscilácie charakterizujú jav, ako je elektrická rezonancia. S ním sa amplitúda nútených vibračných pohybov stane maximálnou. Amplitúda kmitov pri rezonancii musí byť nekonečne veľká. V skutočnosti je amplitúda nútených elektromagnetických kmitov konečná. S malým odporom v systéme bude rezonancia odolná. To robí amplitúdu vibračných pohybov pri rezonancii konečne. Pri vyššom odporu v systéme sa maximálna amplitúda v rezonančnom bode zníži.

Striedavý prúd nie je nič iné ako nútené elektromagnetické oscilácie, ktoré vznikajú počas otáčania vnútri rámu magnetu alebo otáčania v magnetickom poli rámu v dôsledku elektromagnetickej indukcie. Alternátor je zdroj striedavého prúdu.

Elektrické lampy, vysávač, chladnička, TV atď., Používané v našich domovoch, pracujú na základe energie elektromagnetických oscilácií. Ich aplikácia je založená na práci elektromotorov, ktoré poháňajú stroje atď.

Vo vyššie uvedených príkladoch sa používa striedavý prúd, ktorý je v obvodoch elektrickej energie výsledkom budenia nútených oscilácií.

Zdôrazňujeme, že voľné a nútené oscilácie sa navzájom líšia tým, že niektoré sú vykonávané bez vonkajších vplyvov v dôsledku energie uloženej v okruhu, zatiaľ čo iné sú spôsobené vonkajším vplyvom na systém.