Гармонические колебания, уравнения, график, параметры. Электромагнитные свободные колебания. Автоколебания, страница 17

Во–вторых, обратная связь должна обеспечить поступление в контур такого количества энергии,которое полностью компенсировало бы потери энергии. Это – амплитудное условие самовозбуждения.

 2 Генератор на транзисторе. Роль клапана в генераторе электрических колебаний может выполнять транзистор. Схема генератора на транзисторе очень похожа на схему лампового генератора (рис .6) При использовании транзистора переменное напряжение с катушки обратной связи подается на эмиттерный переход. Поэтому электрическое поле этого перехода периодически то ослабляется, то усиливается с частотой колебаний в контуре. При этом сила тока, протекающего через эмиттерный переход, то увеличивается, то уменьшается до нуля. Иными словами, через эмиттерный переход протекает импульс тока Поэтому импульсы тока протекают и в коллекторной цепи ,в которую включен колебательный контур. В остальном работа генератора электрических колебаний на транзисторе не отличается от работы лампового генератора.

Основные закономерности автоколебаний

1  Отличие автоколебаний от  вынужденных колебаний

Колебания в автоколебательную систему не подводятся из вне, а поддерживаются самой колебательной системой за счет положительной обратной связи. В этом состоит их коренное отличие от вынужденных колебаний, которые совершаются под действием внешней периодически изменяющейся силы (внешнего переменного напряжения). Механизм обратной связи обеспечивает поддержание автоколебаний за счет действия постоянной силы (постоянного электрического напряжения ).Колебания маятника в часах поддерживаются с помощью анкерного механизма за счет постоянной силы тяжести (или постоянной силы упругости пружины ).Колебания в ламповом генераторе поддерживаются за счет энергии источника постоянного напряжения, входящего в состав этого устройства. Колебания воздуха в органной трубе поддерживаются постоянным давлением струи воздуха. Сказанное выше позволяет нам следующим образом определить автоколебательные системы и автоколебания. Системы, в которых при отсутствии внешнего периодического воздействия возникают и существуют сколь угодно долго периодические колебания, называются автоколебательными, а колебания, возникающие в них, автоколебаниями.

        2   Возникновение автоколебаний

Для возникновения автоколебаний необходим начальный  ( хотя бы очень маленький  ) толчок. Это связано с тем, что  в колебательной системе должны возникнуть свободные колебания, которые приведут в действие клапан, а вместе с ним и всю автоколебательную систему.

Необходимость начального толчка особенно отчетливо видна в случае маятниковых часов. Маятник заведенных часов  (т.е. часов поднятой гирей или закрученной пружиной ) не совершает колебаний, пока мы его  не подтолкнем. Начальный толчок в ламповом генераторе осуществляется при включении  источника тока (им могут также служить флуктуации движения  свободных электронов в проводах колебательного контура ).

3 Частота автоколебаний

Соберем ламповый генератор, индуктивность и емкость контура которого можно изменять. Включив питание, мы с помощью осциллографа обнаружим, что генератор работает.

Изменим емкость конденсатора колебательного контура. Генератор по– прежнему работает, но частота автоколебаний изменилась. При увеличении емкости частота колебаний уменьшается, а при уменьшении емкости частота увеличивается. Изменяя индуктивность контурной катушки, мы обнаружим, что с увеличением индуктивности частота колебаний уменьшается, а с уменьшением индуктивности частота увеличивается. Эти опыты показывают, что частота автоколебаний  определяется индуктивностью колебательного контура. Зависимость  частоты автоколебаний от параметров колебательной системы имеет  место в любой автоколебательной системе. Например, изменяя с помощью поршня высоту воздушного столба в органной трубе, можно обнаружить изменение частоты автоколебаний. Изменяя длину скрипичной струны, мы получим колебания различной высоты. Частота автоколебаний близка к частоте свободных колебаний колебательной системы (маятника, контура и  т. д.).