Генератор (ламповый) электрических колебаний

Вынужденные электрические колебания, которые мы до сих пор рассматривали, возникают под действием переменного напряжения, вырабатываемого генераторами на электростанциях.

Однако такие генераторы не способны создавать применяемые в радиотехнике колебания высокой частоты, т.к. для этого потребовалась бы чрезмерно большая скорость вращения роторов.

Колебания высокой частоты получают с помощью других устройств, одним из которых является ламповый генератор. Он назван так потому, что одной из его основных частей является трёхэлектродная электронная лампа – триод.

Ламповый генератор представляет собой автоколебательную систему, в которой возбуждаются незатухающие колебания за счёт энергии источника постоянного напряжения, например, батареи гальванических элементов или выпрямители. В этом отношении ламповый генератор подобен часам, в которых незатухающие колебания маятника поддерживаются за счёт энергии поднятой гири или сжатой пружины.

В связанных системах каждой нормальной координате соответствует одна степень свободы: каждой степенью  свободы определяется один из путей, по которому система может получать энергию. Полная энергия системы равна сумме энергий ее нормальных мод колебаний, поскольку эти моды никогда не обмениваются энергией, а остаются изолированными и отличными друг от друга.

Гармонический осциллятор имеет  две нормальные координаты[скорость(или импульс) и смещение] и, следовательно, две степени свободы, первая из которых связана с кинетической энергией, а вторая— с потенциальной энергией.

Колеблющиеся системы редко находятся в изоляции. Волновое движение возможно лишь  при наличии таких колеблющихся систем, которые взаимодействуют между собой и способны передавать друг другу свою энергию.

В общем случае такой перенос энергии происходит потому, что два осциллятора связанны общим элементом: емкостью (жесткостью), индуктивностью (массой) или сопротивлением. Связь через сопротивление неизбежно приводит к потери энергии и быстрому затуханию колебаний. Связь же осуществляется при помощи любой из двух других компонентов, не потребляет энергии и допускает непрерывный перенос энергии через большое количество осцилляторов. Это составляет основу волнового движения.

Вполне приличная курсовая по данной теме!

Сейчас уже невозможно проверить легенду о том, как Галилей, стоя на молитве в соборе, внимательно наблюдал за качением бронзовых люстр. Наблюдал и определял время, затраченное люстрой на движение туда и обратно. Это время потом назвали периодом колебаний. Часов у Галилея не было, и, чтобы сравнить период колебаний люстр, подвешенных на цепях разной длины, он использовал частоту биения своего пульса.

Маятники используют для регулировки хода часов, поскольку любой маятник имеет вполне определенный период колебаний. Маятник находит также важное применение в геологической разведке. Известно, что в разных местах земного шара значения g различны. Различны они потому, что Земля - не вполне правильный шар. Кроме того, в тех местах, где залегают плотные породы, например некоторые металлические руды, значение g аномально высоко. Точные измерения g с помощью математического маятника иногда позволяют обнаружить такие месторождения.

Не будет, вероятно, преувеличением сказать, что среди процессов, как свободно протекающих в природе, так я используемых в технике, колебания, понимаемые в широком смысле этого слова, занимают во многих отношениях выдающееся, часто первенствующее место»: Н.Д.Папалекси.

Можно было бы привести множество примеров, иллюстрирующих важность колебательных явлений в технических проблемах. В одних случаях колебания вредны, в других случаях — приносят пользу и целенаправленно применяются в современной технике.

Вред, который могут причинить колебания, бывает очень значительным. Часто колебания создают прямую угрозу прочности весьма ответственным конструкциям, таким, как турбинные лопатки, воздушные винты, мосты и т. п.; колебания неоднократно служили причиной многих аварий, а иногда и тяжелых катастроф. В других случаях колебания способны нарушить нормальные условия экс­плуатации таковы, например, вибрации станков, ме­няющие достижению желательной чистоты обработки деталей, или колебания приборов, установленных на мигрирующем основании (например, на автомобиле или ни самолете), приводящие к нарушению точности показа­ний. Наконец, иногда колебания оказывают вредное физиологическое действие на лиц, организм которых подвергается длительным вибрациям (например, работающих с ручным пневмоинструментом вибрацнонного типа).

В природе, и особенно в технике, чрезвычайно большую роль играют колебательные системы, т.е. те тела и устройства, которые сами по себе способны совершать периодические движения. "Сами по себе” - это значит не будучи принуждаемы к этому действием периодических внешних сил. Такие колебания называются поэтому свободными колебаниями в отличие от вынужденных, протекающих под действием периодически меняющихся внешних сил.

Всем колебательным системам присущ ряд общих свойств:

1.     У каждой колебательной системы есть состояние устойчивого равновесия.

2.     Если колебательную систему вывести из состояния устойчивого равновесия, то появляется сила, возвращающая систему в устойчивое положение.

3.     Возвратившись в устойчивое состояние, колеблющееся тело не может сразу остановиться.

Маятник; кинематика его колебаний.

Маятником является всякое тело, подвешенное так, что его центр тяжести находится ниже точки подвеса. Молоток, висящий на гвозде, весы, груз на веревке – все это колебательные системы, подобные маятнику стенных часов.