Oscillazioni elettriche: tipi e caratteristiche, ampiezza, frequenza e fase delle oscillazioni
Le oscillazioni sono processi che si ripetono ripetutamente o si ripetono approssimativamente a determinati intervalli. I processi fluttuanti sono diffusi in natura e tecnologia.
Nell'ingegneria elettrica e nell'elettronica, hanno a che fare con un'ampia varietà di tipi di oscillazioni elettriche, ad es. fluttuazioni di tensioni e correnti. in diversi circuiti elettricicosì come le vibrazioni meccaniche come le vibrazioni membrane microfoniche o altoparlanti.
Caratteristiche di vibrazione
Le oscillazioni come processi ripetitivi sono caratterizzate, prima di tutto, dalle maggiori deviazioni raggiunte dal valore fluttuante, o ampiezza di vibrazione, in secondo luogo, la frequenza con cui si verificano ripetizioni degli stessi stati, o frequenza di vibrazione, e in terzo luogo, da quale stato, cosa fase processuale corrisponde all'ora di inizio del conto alla rovescia. Quest'ultima caratteristica del processo oscillatorio è chiamata "fase iniziale" o semplicemente "fase" in breve.
A rigor di termini, questi concetti sono applicabili solo a determinati tipi di oscillazioni, vale a dire periodiche e, in particolare, sinusoidale… I termini: ampiezza, frequenza e fase sono, tuttavia, generalmente applicati nel senso di cui sopra a qualsiasi vibrazione in generale (vedi — Parametri di base dell'AC).
Caratteristiche di oscillazione (ampiezza, periodo, frequenza e fase):
Tipi di vibrazione
A seconda di ciò che accade all'ampiezza, le oscillazioni differiscono:
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stazionario o non smorzato, la cui ampiezza non cambia nel tempo;
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ammortizzato, la cui ampiezza decresce nel tempo;
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aumenta, la cui ampiezza aumenta con il tempo;
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modulazione di ampiezza la cui ampiezza aumenta e diminuisce nel tempo.
A seconda di come le oscillazioni si ripetono nel tempo, le oscillazioni differiscono:
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periodici, cioè quelli in cui tutti gli stati si ripetono esattamente a determinati intervalli;
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approssimativamente periodico, in cui tutti gli stati si ripetono solo approssimativamente, ad esempio smorzati o modulati in frequenza (cioè oscillazioni la cui frequenza cambia costantemente entro certi limiti attorno a un certo valore).
Aspetto -Oscillazioni libere smorzate e forzate
A seconda della forma, si distinguono le oscillazioni:
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sinusoidale (armonica) o quasi sinusoidale;
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rilassamento, la cui forma è significativamente diversa da quella sinusoidale.
Infine, in base all'origine del processo oscillatorio, si distinguono:
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oscillazioni naturali o libere che si sono verificate a seguito di uno shock nel sistema (o in generale, una violazione dell'equilibrio del sistema);
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forzato, derivante da un'azione oscillatoria esterna prolungata sul sistema, e auto-oscillazioni che si verificano nel sistema in assenza di influenze esterne, dovute alla capacità del sistema stesso di mantenere il processo oscillatorio in esso.
Vibrazioni elettriche — fluttuazioni di corrente, tensione, carica, che si verificano in circuiti elettrici, circuiti, linee, ecc. Il tipo più comune di vibrazioni elettriche sono le solite corrente elettrica alternata, in cui la tensione e la corrente nel circuito cambiano periodicamente con una frequenza di 50 Hz. Tali oscillazioni relativamente lente sono solitamente ottenute utilizzando Macchine elettriche a corrente alternata.
Le vibrazioni veloci sono create con metodi speciali, tra i quali nelle moderne tecnologie svolgono il ruolo più importante generatori elettronici.
A seconda della frequenza, è comune dividere le vibrazioni elettriche in due gruppi: bassa frequenza, la cui frequenza è inferiore a 15.000 Hz, e alta frequenza, la cui frequenza è superiore a 15.000 Hz. Questo limite è stato scelto perché le vibrazioni inferiori a 15.000 Hz producono la sensazione del suono nell'orecchio umano, mentre le vibrazioni superiori a 15.000 Hz non possono essere udite dall'orecchio umano.
Sistemi oscillatori — sistemi in cui possono verificarsi oscillazioni naturali.
Circuito oscillatore - un circuito in cui possono verificarsi oscillazioni elettriche naturali se in esso viene disturbato l '"equilibrio" elettrico, cioè se in esso vengono create tensioni o correnti iniziali.
Catena — un circuito elettrico normalmente chiuso. Tuttavia, questo termine si applica anche ai circuiti aperti, vale a dire le antenne. Per distinguere tra questi due tipi di loop, vengono chiamati rispettivamente chiusi e aperti.Il termine "contorno" a volte ha un significato speciale. Un circuito oscillante è spesso chiamato semplicemente «circuito» per brevità.
Affinché si verifichino oscillazioni naturali in un circuito, deve avere capacità e induttanza, non troppa resistenza. La frequenza delle oscillazioni naturali nel circuito dipenderà dal valore della capacità C e dell'induttanza L. Maggiore è la capacità e l'induttanza coinvolte nel circuito oscillante, minore è la frequenza delle sue oscillazioni naturali (per maggiori dettagli vedi qui - Circuito oscillatore).
La frequenza delle vibrazioni naturali nel circuito è determinata approssimativamente dal cosiddetto dalla formula di Thomson:
Poiché ogni circuito ha una resistenza in cui si verificano perdite di energia e viene rilasciato calore, le oscillazioni naturali nel circuito saranno sempre smorzate. In altre parole, il circuito oscillante ritorna all'"equilibrio" elettrico come risultato di un processo oscillatorio smorzato.
Se la resistenza del circuito è molto elevata, si tratta di un circuito aperiodico in cui non si verificano oscillazioni naturali. Le tensioni e le correnti iniziali create in un tale circuito decadono senza subire oscillazioni, ma in modo monotono. In altre parole, quando l'"equilibrio" elettrico viene disturbato, tale spira ritorna aperiodicamente (cioè senza oscillazioni) nella posizione di "equilibrio".
Vedi anche su questo argomento:
Circuiti oscillanti accoppiati induttivamente
Oscillazioni continue e risonanza parametrica