Избранное
ЭБ Нефть
и Газ
Главная
Оглавление
Поиск +
Еще книги ...
Энциклопедия
Помощь
Для просмотра
необходимо:


Книга: Главная » Введенский Б.А. Большая советская энциклопедия Том 48
 
djvu / html
 

490
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ
в) электрич. автоколебания, поддерживаемые в цепи за счёт внешнего источника энергии с помощью устройства, автоматически регулирующего поступление энергии от источника в цепь таким образом, чтобы потери энергии в цепи за период пополнялись бы энергией, поступившей от источника за то же время; г) параметрические Э. к., возникающие в электрич. цепи при периодич. изменении ёмкости или индуктивности цепи (см. Параметрическое возбуждение колебаний).
В основе механизма возникновения собственных Э. к. лежит тот факт, что электромагнитная энергия распространяется в пространстве с конечной скоростью. Поэтому электромагнитная энергия начального толчка, возникшего в начале электрич. цепи, дойдя до конца цепи и отразившись от него, через пек-рое конечное время возвратится к началу цепи и, в свою очередь, отразится от него. Если в цепи не происходит больших потерь энергии (на нагревание проводов цепи, излучение и т. ц.), процесс будет многократно повторяться, т. е. в цепи возникнут Э. к., период к-рых определяется временем распространения электромагнитной энергии от одного конца цепи до другого и обратно.
Наиболее отчётливо этот механизм возникновения собственных Э. к. выступает в длинных линиях (см.), напр, в отрезке двухпроводной линии, разомкнутой или замкнутой накоротко на обоих концах. Если в результате начального толчка на одном из концов линии возник электромагнитный импульс (в к-ром и заключена энергия начального толчка), то, как следует из уравнений Максвелла (см. Максвелла теория), этот импульс в виде электромагнитной волны (см.) будет распространяться вдоль линии со скоростью ю, приблизительно равной скорости распространения в среде, окружающей провода линии (в отсутствие диэлектриков и магнетиков г? я= 5:300 000 км/сек). Отразившись от другого конца линии, импульс возвратится к первому концу, после чего процесс будет снова и снова повторяться до тех пор, пока импульс не затухнет вследствие потерь энергии в линии. Период приблизительного повторения этого процесса Т=— , где i —
длина линии (если один из концов линии замкнут , а другой разомкнут, то период повторения будет вдвое больше). Так
пак ч>=—-----•, где L, и С,— индуктивность и ёмкость еди-
VL.C, ___
ницы длины линии, то период Э. к. в линии T=2!Vz,,C,= *=2VLC, где L и С —общие индуктивность и ёмкость всей линии.Форма этих Э. к. будет существенно отличаться от синусоидальной (т. к. в каждом сечении линии напряжение между проводами и токи в проводах будут появляться на нек-рую долю периода, пока через это сечение проходит импульс). Пользуясь методами гармонического анализа (см.), можно разложить эти негармонич. колебания в сумму гармониче-
Т ских с периодами 1'k=~; • гДе * —номер гармоники. Каждой
из этих гармоник соответствует одна из стоячих волн (см.), к-рые могут устанавливаться в длинной линии. В этих стоячих волнах происходят периодич. превращения энергии из электрической в магнитную и обратно и вместе с тем перемещения энергии из областей, прилегающих к пучностям напряжения, в области, прилегающие к пучностям тока. Время, в течение к-рого происходит перемещение энергии, и определяет период соответствующего Э. к. в длинной линии.
Принципиально так же обстоит дело в случае собственных Э. к. в цепях, составленных из сосредоточенных ёмкостей (конденсаторов) и индуктивностей (катушек самоиндукции). Превращение энергии, сообщённой колебательному контуру (см.) начальным толчком (в виде электрич. энергии конденсатора или магнитной энергии катушки), из электрической в магнитную и обратно сопровождается её перемещением из конденсатора в катушку и обратно.
Так же, как и в длинной линии, время, в течение к-рого происходит перемещение энергии, определяет период собственных Э. к. в колебательном контуре. Однако эти превращения и перемещения энергии в колебательном контуре происходят гораздо медленнее, чем такие же процессы в длинной линии (при одинаковых геометрич. размерах линии и контура), а значит, и гораздо медленнее, чем такие же процессы в свободном пространстве. Эта медленность процесса Э. к. в контурах, состоящих из конденсаторов и катушек самоиндукции, позволяет считать его квазистационарным процессом (см.), т. е., не пользуясь уравнениями Максвелла (решение к-рых для данного случая представляло бы чрезвычайно сложную задачу), рассматривать весь процесс как ряд последовательных стационарных состояний. При таком рассмот-
рении картина перемещения энергии вообще не может быть прослежена. Но так как оба процесса превращения и перемещения энергии представляют собой две стороны одного и того же явления, то период Э. к. может быть определён из рассмотрения процесса превращения энергии. Этот период определяется формулой Томсрна T = 2nVLC (где L — индуктивность катушки и С — ёмкость конденсатора, образующих контур), т. е. оказывается близким к периоду основного тона Э. к. в длинной линии, полная индуктивность и ёмкость к-рой соответственно равны L и С. Таков же механизм возникновения собственных Э. к. и в электрич. цепях, состоящих из нескольких колебательных контуров. При этом в связанных контурах может возникать несколько типов собственных Э. к. (число типов Э. к. равно числу связанных контуров) с различными периодами (см. Связанные -колебания). Единство механизма возникновения собственных Э. к. в цепях, состоящих из катушек индуктивности и конденсаторов в одном случае и в длинных линиях — в другом, позволяет проследить непрерывный пе-
•у-ЧПГШ | "ВО'ИО—[•'"""*Т11'ШОВ1Т ОШОГ -С ФС
реход от одного случая к другому. Цепочке, составленной из большого числа катушек малой индуктивности L и большого числа конденсаторов малой ёмкости С
(см.рис.),свойственно большое число типов собственных Э. к., периоды к-рых близки к периодам основного тона и ряда гармоник собственных Э. к. в длинной линии, общие ёмкость и индуктивность к-pott соответственно равны сумме всех ёмкостей С и всех индуктивностей L цепочки. При увеличении числа звеньев цепочки и соответственном уменьшении L и С картина собственных Э. к. в цепочке будет во всех отношениях всё больше и больше приближаться к картине собственных Э. к. в длинной линии.
Вынужденные Э. к., возникающие под действием гармопич. эдс, представляют собой переменные токи (см.) и поэтому детально рассматриваются в теории переменных токов. Рассмотрение вопроса о вынужденных Э. к., возникающих в цепях под действием периодической внешней эдс, опирается на знание характера собственных Э. к. в этих цепях. Вследствие явления резонанса (см.) вынужденные Э. к. в цепях становятся особо интенсивными только в том случае, когда частота к.-л. гармоники внешней периодич. эдс оказывается близкой к частоте одного из собственных Э. к., свойственных данной электрич. цепи. Поэтому в длинной линии сильные вынужденные колебания могут возникать при различных частотах внешней эдс только тогда, когда частота эта приближается к одной из частот собственных Э. к. линии.
Особо интенсивные (резонансные) вынужденные Э. к. в контурах, состоящих из ёмкостей и индуктивностей, также могут возникать только в том случае, когда частота внешней эдс близка к одной из частот собственных колебаний контура. Поэтому в единичном колебательном контуре интенсивные вынужденные колебания возникают только при одной определённой частоте внешней эдс, в двух связанных контурах — при двух различных частотах внешней эдс, и т. д.
Электрич. автоколебания в цепях могут поддерживаться различными устройствами, чаще всего электронной лампой. В тех случаях, когда потери энергии в цепи компенсируются не только в среднем за период, но (приблизительно) и за малые доли периода, электрич..автоколебания по своему характеру близки к одному из типов собственных Э. к., свойственных цепи, в частности по форме близки к синусоидальным, если цепь не обладает нелинейностью (см. Нелинейная электрическая цепь). Это имеет место, напр., в обычных ламповых генераторах (см. Генератор ламповый). Если же потери энергии в цепи велики и компенсируются только в среднем за период, т. е. в нек-рые части периода энергия в цепи резко уменьшается (из-за потерь), а в другие части периода резко увеличивается (за счёт источника энергии), то форма автоколебаний

 

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670


Большая Советская Энциклопедия Второе издание