Введение, Примеры - Характеристика, виды и принцип работы автоколебаний

Автоколебания -- незатухающие колебания в диссипативной динамической системе с нелинейной обратной связью, поддерживающиеся за счет энергии постоянного, то есть непериодического внешнего воздействия.

Автоколебания отличаются от вынужденных колебаний тем, что последние вызваны периодическим внешним воздействием и происходят с частотой этого воздействия, в то время как возникновение автоколебаний и их частота определяются внутренними свойствами самой автоколебательной системы.

Термин автоколебания в русскоязычную терминологию введен А. А. Андроновым в 1928 году.

Примеры

Примерами автоколебаний могут служить:

    - незатухающие колебания маятника часов за счет постоянного действия тяжести заводной гири; - колебания скрипичной струны под воздействием равномерно движущегося смычка; - возникновение переменного тока в цепях мультивибратора и в других электронных генераторах при постоянном напряжении питания; - колебание воздушного столба в трубе органа, при равномерной подаче воздуха в нее. - вращательные колебания латунной часовой шестеренки со стальной осью, подвешенной к магниту и закрученной (опыт Гамазкова) (кинетическая энергия колеса, как в униполярном генераторе преобразуется в потенциальную энергию электрического поля, потенциальная энергия электрического поля, как в униполярном двигателе, преобразуется в кинетическую энергию колеса и т. д.).

Молоток Маклакова.

Молоток, совершающий удары за счет энергии электрической цепи переменного тока с частотой, во много раз меньшей частоты тока в цепи.

Рис. 1

Катушка L колебательного контура помещается над столом (или другим предметом, по которому требуется ударять). Снизу в нее входит железная трубка, нижний конец которой является ударной частью молотка. В трубке есть вертикальная прорезь, чтобы уменьшить токи Фуко. Параметры колебательного контура такие, что собственная частота его колебаний совпадает с частотой тока в цепи (например, переменного городского тока, 50 герц).

После включения тока и установления колебаний наблюдается резонанс токов контура и внешней цепи, и железная трубка втягивается в катушку. Индуктивность катушки растет, колебательный контур выходит из резонанса, а амплитуда колебаний тока в катушке уменьшается. Поэтому трубка возвращается в исходное положение - вне катушки - под действием силы тяжести. Затем колебания тока внутри контура начинают нарастать, и снова наступает резонанс: трубка опять втягивается в катушку.

Трубка совершает автоколебания, т. е. периодические движения вверх и вниз, и при этом громко стучит по столу, подобно молотку. Период этих механических автоколебаний в десятки раз превосходит период переменного тока, поддерживающего их.

Молоток назван по имени М. И. Маклакова, лекционного ассистента Московского физико-технического института, предложившего и осуществившего такой опыт для демонстрации автоколебаний.

Похожие статьи




Введение, Примеры - Характеристика, виды и принцип работы автоколебаний

Предыдущая | Следующая