>> Condiții pentru apariția oscilațiilor libere

§ 19 CONDIȚII PENTRU APARIȚIA VIBRAȚIILOR LIBERE

Să aflăm ce proprietăți trebuie să aibă sistemul pentru ca în el să apară oscilații libere. Cel mai convenabil este să luați în considerare mai întâi vibrațiile unei bile înșirate pe o tijă orizontală netedă sub acțiunea forței elastice a unui arc 1.

Dacă bila este ușor deplasată din poziția de echilibru (Fig. 3.3, a) la dreapta, atunci lungimea arcului va crește cu (Fig. 3.3, b), iar forța elastică de la arc va începe să acționeze asupra mingea. Această forță, conform legii lui Hooke, este proporțională cu deformarea arcului și spuma este îndreptată spre stânga. Dacă eliberați mingea, atunci sub acțiunea forței elastice, aceasta va începe să se miște cu accelerație spre stânga, crescându-și viteza. În acest caz, forța elastică va scădea, deoarece deformarea arcului scade. În momentul în care bila ajunge în poziția de echilibru, forța elastică a arcului va deveni egală cu zero. Prin urmare, conform celei de-a doua legi a lui Newton, zeroși accelerația mingii.

În acest moment, viteza mingii va atinge valoarea maximă. Fără a se opri în poziția de echilibru, va continua să se deplaseze spre stânga prin inerție. Arcul este comprimat. Ca urmare, apare o forță elastică, care este deja îndreptată spre dreapta și încetinește mișcarea mingii (Fig. 3.3, c). Această forță și, prin urmare, accelerația direcționată spre dreapta, crește în valoare absolută direct proporțional cu modulul de deplasare x al bilei față de poziția de echilibru.

1 Analiza vibrațiilor unei bile suspendate pe un arc vertical este ceva mai complicată. În acest caz, forța variabilă a arcului și forța constantă a gravitației acționează simultan. Dar natura oscilațiilor în ambele cazuri este exact aceeași.

Viteza va scădea până când mingea în poziția extremă stângă ajunge la zero. După aceea, mingea va începe să accelereze spre dreapta. Cu modulul de deplasare x forță descrescătoare control F scade în valoare absolută iar în poziţia de echilibru dispare din nou. Dar mingea a reușit deja să dobândească viteză în acest moment și, prin urmare, prin inerție continuă să se deplaseze spre dreapta. Această mișcare întinde arcul și creează o forță îndreptată spre stânga. Mișcarea mingii este încetinită până la o oprire completă în poziția extremă dreaptă, după care întregul proces se repetă de la început.

Dacă nu ar exista frecare, atunci mișcarea mingii nu s-ar opri niciodată. Cu toate acestea, frecarea și rezistența aerului împiedică mișcarea mingii. Direcția forței de rezistență, atât când mingea se mișcă spre dreapta, cât și când se mișcă spre stânga, este întotdeauna opusă direcției vitezei. Gama oscilațiilor sale va scădea treptat până când mișcarea se oprește. Cu frecare scăzută, amortizarea devine vizibilă numai după ce mingea a făcut multe oscilații. Dacă observăm mișcarea mingii pe un interval de timp nu foarte lung, atunci amortizarea oscilațiilor poate fi neglijată. În acest caz, influența forței de rezistență asupra tensiunii poate fi ignorată.

Dacă forța de rezistență este mare, atunci acțiunea sa nu poate fi neglijată nici măcar pentru intervale scurte de timp.

Coborâți mingea pe arc într-un pahar cu un lichid vâscos, cum ar fi glicerina (Fig. 3.4). Dacă rigiditatea arcului este mică, atunci bila scoasă din poziția de echilibru nu va oscila deloc. Sub acțiunea forței elastice, ea se va întoarce pur și simplu la poziția de echilibru (linia întreruptă din Figura 3.4). Datorită acțiunii forței de rezistență, viteza acesteia în poziția de echilibru va fi practic egală cu zero.

Pentru ca în sistem să apară oscilații libere, trebuie îndeplinite două condiții. În primul rând, când conduce corpul din poziția de echilibru, în sistem trebuie să apară o forță îndreptată către poziția de echilibru și, prin urmare, tinde să readucă corpul în poziția de echilibru. Exact așa funcționează arcul în sistemul pe care l-am considerat (vezi Fig. 3.3): când mingea se mișcă atât la stânga, cât și la dreapta, forța elastică este îndreptată spre poziția de echilibru. În al doilea rând, frecarea în sistem trebuie să fie suficient de mică. În caz contrar, oscilațiile se vor stinge rapid. Nu oscilații amortizate posibilă numai în absența frecării.

1. Ce vibrații se numesc libere!
2. În ce condiții apar vibrații libere în sistem!
3. Ce fluctuații se numesc forțate! Dați exemple de oscilații forțate.

Conținutul lecției rezumatul lecției suport cadru prezentarea lecției metode accelerative tehnologii interactive Practică sarcini și exerciții ateliere de autoexaminare, traininguri, cazuri, quest-uri teme de discuție întrebări întrebări retorice de la elevi Ilustrații audio, clipuri video și multimedia fotografii, imagini grafice, tabele, scheme umor, anecdote, glume, pilde cu benzi desenate, proverbe, cuvinte încrucișate, citate Suplimente rezumate articole jetoane pentru curioase cheat sheets manuale de bază și glosar suplimentar de termeni altele Îmbunătățirea manualelor și lecțiilorcorectarea erorilor din manual actualizarea unui fragment din manualul elementelor de inovare la lecție înlocuirea cunoștințelor învechite cu altele noi Doar pentru profesori lecții perfecte plan calendaristic timp de un an instrucțiuni programe de discuții Lecții integrate

Densitatea energiei câmp electromagnetic poate fi exprimat în termeni de valori ale câmpurilor electrice și magnetice. În sistemul SI:

· 18 întrebare: Mișcare oscilativă. Condiții pentru apariția oscilațiilor.

O mișcare oscilativă este o mișcare care se repetă exact sau aproximativ la intervale regulate. Doctrina mișcării oscilatorii în fizică este evidențiată în special. Acest lucru se datorează comunității legilor mișcării oscilatorii de diferite naturi și metodelor de studiu ale acesteia.

mecanic, acustic, oscilații electromagnetice iar valurile sunt privite dintr-un punct de vedere unitar.

mișcare oscilatorie comune tuturor fenomenelor naturale. Procesele care se repetă ritmic, de exemplu, bătăile inimii, au loc continuu în interiorul oricărui organism viu.

Sistem oscilator

Un sistem oscilator, indiferent de el natura fizica numit oscilator. Un exemplu de sistem oscilant este o sarcină oscilantă suspendată pe un arc sau filet.

Desfăşurare completă un ciclu încheiat mișcare oscilatorie, după care se repetă în aceeași ordine.

De exemplu, un pendul, o minge pe o sfoară etc. fac mișcări oscilatorii.

Vibrații libere. Sisteme oscilatorii.

Explicaţie.

Să luăm deoparte mingea atârnată de un fir și să o dăm drumul. Mingea va începe să oscileze în stânga și în dreapta. Aceasta este vibrație liberă.

Explicaţie:

În exemplul nostru, mingea, firul și dispozitivul de care este atașat firul formează un sistem oscilant.

Amplitudinea, perioada, frecventa oscilatiilor.

Explicaţie:

Bila de pe sfoară atinge o anumită limită de oscilație, apoi începe să se miște în direcția opusă. Distanța de la poziția de echilibru (repaus) până la aceasta punct extremși se numește amplitudine.

Perioada de oscilație este de obicei măsurată în secunde.

Desemnat cu litera T.

Unitatea de frecvență este o oscilație pe secundă. Numele acestei unități este hertzi (Hz).

Frecvența de oscilație este notă cu litera ν („nu”).

Explicaţie:

Dacă mingea vibrează de două ori într-o secundă, atunci frecvența oscilațiilor sale este de 2 Hz. Adică ν = 2Hz.

Explicaţie:

În exemplul nostru, mingea face două oscilații într-o secundă. Aceasta este frecvența sa de oscilație. Mijloace:

1
T \u003d - \u003d 0,5 s.
2 Hz

Tipuri de vibrații.

Oscilațiile sunt armonice, amortizate, forțate.

Condiția pentru apariția liberului vibratii armonice: Pentru apariția oscilațiilor libere sunt necesare două condiții: atunci când corpul este scos din poziția de echilibru, trebuie să apară o forță în sistem direcționată către poziția de echilibru, iar frecarea trebuie să fie suficient de mică.

1. furnizarea inițială de energie în sistem (de exemplu potențial sau cinetic)
2. sistemul trebuie lăsat singur, izolat, adică nu d.b. influențe externe (inclusiv frecare etc.)
3. nu sunt sigur dacă energia ar trebui convertită de la un tip la altul
aceste conditii sunt valabile pentru orice sistem oscilator, de la un pendul la un circuit oscilant

În primul rând: prezența unei forțe în schimbare periodică, întotdeauna îndreptată spre poziția de echilibru. În al doilea rând: forța de rezistență a mediului tinde spre zero.

Fluctuațiile sunt procese (modificări de stare) care au una sau alta repetabilitate în timp. Vibrații mecanice- miscari care se repeta exact sau aproximativ in timp. fluctuatii numit periodic, dacă valorile mărimilor fizice care se modifică în procesul de oscilații se repetă la intervale regulate. (În caz contrar, oscilațiile se numesc aperiodice).
Exemple de oscilații prezentate în figuri: oscilații ale unui pendul matematic, oscilații ale unui lichid într-un tub în formă de U, oscilații ale unui corp sub acțiunea arcurilor, oscilații ale unei corzi întinse. Condiții de apariție a vibrațiilor mecanice 1. Cel puțin o forță trebuie să depindă de coordonate. 2. Când corpul este scos din poziţia de echilibru stabil, apare o rezultantă, îndreptată spre poziţia de echilibru. Din punct de vedere energetic, aceasta înseamnă că apar condiții pentru tranziția constantă a energiei cinetice în energie potențială și invers. 3. Forțele de frecare în sistem sunt mici.
Pentru ca oscilația să aibă loc, corpul trebuie îndepărtat din poziția de echilibru prin transmiterea fie a energiei cinetice (impact, împingere), fie a energiei potențiale (deformarea corpului). Exemple de sisteme oscilatorii: 1. Filet, sarcină, Pământ. 2. Arc, sarcină. 3. Fluid într-un tub în U, Pământ. 4. Snur.
Oscilațiile libere sunt oscilații care apar într-un sistem sub acțiunea forțelor interne după ce sistemul a fost scos dintr-o poziție de echilibru stabil. LA viata reala toate vibraţiile libere sunt decolorare(adică lor amplitudine, interval, scade în timp). Vibrațiile forțate sunt vibrații care apar sub acțiunea unei forțe periodice externe.
Caracteristicile procesului oscilator. unu. Offset x- abaterea punctului de oscilaţie de la poziţia de echilibru la un moment dat (m). 2. Amplitudine x m- cea mai mare deplasare de la pozitia de echilibru (m). Dacă oscilațiile nu sunt amortizate, atunci amplitudinea este constantă.
3. Perioadă T este timpul necesar pentru o oscilație completă. Exprimat în secunde (s). Pentru un timp egal cu o perioadă (o oscilație completă), corpul efectuează o deplasare egală cu __ și parcurge o cale egală cu ____.
4. Frecvență n este numărul de oscilații complete pe unitatea de timp. În SI, se măsoară în herți (Hz). Frecvența oscilației este egală cu un hertz dacă are loc 1 oscilație completă într-o secundă. 1 Hz= 1 s -1.
5. Frecvența ciclică (circulară) w a oscilațiilor periodice numită. numarul de oscilatii complete care au loc in 2p unitati de timp (secunde).Unitatea de masura este s -1.
6. Faza de oscilație-j- cantitate fizica, care definește offset-ul x la un moment dat. Măsurată în radiani (rad). Se numește faza de oscilație la momentul inițial (t=0). faza inițială (j 0).

OK-1 Vibrații mecanice

Oscilațiile mecanice sunt mișcări care se repetă exact sau aproximativ la anumite intervale de timp.

Oscilațiile forțate sunt oscilații care apar sub acțiunea unei forțe externe, care se schimbă periodic.

Oscilațiile libere sunt oscilații care apar într-un sistem sub acțiunea forțelor interne după ce sistemul a fost scos dintr-o poziție de echilibru stabil.

Sisteme oscilatorii

Condiții de apariție a vibrațiilor mecanice

1. Prezența unei poziții de echilibru stabil la care rezultanta este egală cu zero.

2. Cel puțin o forță trebuie să depindă de coordonate.

3. Prezența excesului de energie într-un punct material oscilant.

4. Dacă corpul este scos din echilibru, atunci rezultanta nu este egală cu zero.

5. Forțele de frecare din sistem sunt mici.

Conversia energiei în timpul mișcării oscilatorii

În echilibru instabil avem: E p → E spre → E p → E spre → E P.

Pentru o desfășurare completă
.

Legea conservării energiei este îndeplinită.

Parametrii mișcării oscilatorii

1
. Părtinire X- abaterea punctului de oscilaţie de la poziţia de echilibru la un moment dat.

2. Amplitudine X 0 - cea mai mare deplasare de la poziția de echilibru.

3. Perioadă T este timpul unei oscilații complete. Exprimat în secunde (s).

4. Frecvență ν este numărul de oscilații complete pe unitatea de timp. Se exprimă în herți (Hz).

,
;
.

Oscilații libere ale unui pendul matematic

Un pendul matematic - un model - un punct material suspendat pe un fir inextensibil și fără greutate.

Înregistrarea mișcării unui punct oscilant în funcție de timp.

LA
scoate pendulul din echilibru. rezultantă (tangențială) F t = - mg păcat α , adică F m este proiecția gravitației pe tangenta la traiectoria corpului. Conform celei de-a doua legi a dinamicii ma t = F t. Deoarece unghiul α foarte mic atunci ma t = - mg păcat α .

De aici A t = g păcat α ,păcat α =α =s/L,

.

Prin urmare, A~s spre echilibru.

Accelerația a unui punct material al unui pendul matematic este proporțională cu deplasareas.

În acest fel, ecuația de mișcare a arcului și pendulele matematice au aceeași formă: a ~ x.

Perioada de oscilație

Pendul de primăvară

Să presupunem că frecvența naturală de oscilație a unui corp atașat la un arc este
.

Perioada de oscilații libere
.

Frecvența ciclică ω = 2πν .

Prin urmare,
.

Primim , Unde
.

Pendul matematic

DIN
frecvența naturală a unui pendul matematic
.

Frecvența ciclică
,
.

Prin urmare,
.

Legile oscilației unui pendul matematic

1. Cu o amplitudine mică a oscilațiilor, perioada de oscilație nu depinde de masa pendulului și de amplitudinea oscilațiilor.

2. Perioada de oscilație este direct proporțională cu rădăcina pătrată a lungimii pendulului și invers proporțională cu rădăcina pătrată a accelerației de cădere liberă.

Vibrații armonice

P
cel mai simplu tip de oscilații periodice, în care modificări periodice în timp ale mărimilor fizice au loc conform legii sinusului sau cosinusului, se numesc oscilații armonice:

X=X 0 pacat ωt sau X=X 0 cos( ωt+ φ 0),

Unde X- offset în orice moment; X 0 - amplitudinea oscilației;

ωt+ φ 0 - faza de oscilatie; φ 0 - faza initiala.

Ecuația X=X 0 cos( ωt+ φ 0), care descrie oscilațiile armonice, este soluția ecuației diferențiale X" +ω 2 X= 0.

Diferențiând această ecuație de două ori, obținem:

X" = −ω 0 pacat( ωt+ φ 0),X" = −ω 2 X 0 cos( ωt+ φ 0),ω 2 X 0 cos( ωt+ φ 0) −ω 2 X 0 cos( ωt+ φ 0).

Dacă orice proces poate fi descris prin ecuație X" +ω 2 X= 0, atunci are loc o oscilație armonică cu o frecvență ciclică ω și punct
.

În acest fel, cu oscilații armonice, viteza și accelerația se modifică, de asemenea, conform legii sinusului sau cosinusului.

Deci, pentru viteza v X =X" = (X 0 cos ωt)" =X 0 (cos ωt)" , adică v= − ωx 0 pacat ωt,

sau v= ωx 0 cos( ωt+π /2) =v 0 cos( ωt+π /2), unde v 0 = X 0 ω - valoarea amplitudinii vitezei. Accelerația se modifică conform legii: A X=v " X =X" = −(ωx 0 pacat ωt)" = −ωx 0 (păcat ωt)" ,

acestea. A= −ω 2 X 0 cos ωt=ω 2 X 0 cos( ωt+π ) =α 0 cos( ωt+π ), Unde α 0 =ω 2 X 0: - valoarea amplitudinii accelerației.

Conversia energiei în timpul vibrațiilor armonice

Dacă vibraţiile corpului apar conform legii X 0 pacat( ωt+ φ 0), atunci energia cinetică a corpului este:

.

Energia potenţială a corpului este:
.

pentru că k=mω 2, atunci
.

Poziția de echilibru a corpului ( X= 0).

Energia mecanică totală a sistemului este:
.

OK-3 Cinematica oscilațiilor armonice

Faza de oscilație φ - o mărime fizică care stă sub semnul sin sau cos și determină în orice moment starea sistemului conform ecuației X=X 0 cos φ .

Deplasarea x a corpului la un moment dat

X
=X 0 cos( ωt+ φ 0), unde X 0 - amplitudine; φ 0 - faza inițială a oscilațiilor în momentul inițial de timp ( t= 0), determină poziția punctului oscilant în momentul inițial de timp.

Viteza și accelerația în oscilații armonice

E
Dacă corpul efectuează oscilaţii armonice conform legii X=X 0 cos ωt de-a lungul axei Oh, apoi viteza corpului v X este definit de expresia
.

Mai strict, viteza corpului este derivata coordonatei X cu timpul t:

v
X =X" (t) = −xω păcat ω =X 0 ω 0 ω cos( ωt+π /2).

Proiecția accelerației: A X=v " X (t) = −X 0 ω cos ωt=X 0 ω 2 cos( ωt+π ),

v max = ωx 0 ,A max= ω 2 X.

În cazul în care un φ 0 X= 0, atunci φ 0 v = π /2,φ 0 A =π .

Rezonanţă

R

o creștere bruscă a amplitudinii oscilațiilor forțate ale corpului atunci când frecvența coincideω F modificări ale forţei exterioare care acţionează asupra acestui corp cu frecvenţă proprieω Cu vibratii libere ale unui corp dat – rezonanta mecanica. Amplitudinea crește dacă ω F →ω Cu; devine maxim la ω Cu =ω F(rezonanţă).

Ascendent X 0 la rezonanță, cu atât mai mare cu atât mai puțină frecare în sistem. Curbe 1 ,2 ,3 corespund unei amortizari critice slabe, puternice: F tr3 > F tr2 > F tr1 .

La frecare scăzută, rezonanța este ascuțită; la frecare mare, este obtuză. Amplitudinea la rezonanță este:
, Unde F max - valoarea amplitudinii forței externe; μ - coeficient de frecare.

Utilizarea rezonanței

Leagăn leagăn.

Masini pentru compactarea betonului.

Contoare de frecventa.

Rezonanța de luptă

Rezonanța poate fi redusă prin creșterea forței de frecare sau

Pe poduri, trenurile se deplasează cu o anumită viteză.

„Pendul fizic și matematic” – Se obișnuiește să se facă distincția între: Prezentare pe tema: „Pendul”. Pendul matematic. Fabricat de Yunchenko Tatyana. Pendulul matematic este pendulul fizic. Pendul.

„Rezonanța sunetului” - Același lucru se întâmplă cu două corzi acordate identic. Tragând arcul de-a lungul unei coarde, vom provoca vibrații pe cealaltă. Când un diapazon vibrează, se poate observa că celălalt diapază va suna de la sine. Concept. Pregătit de: Velikaya Julia Verificat de: Sergeeva Elena Evgenievna MOU „Școala secundară nr. 36” 2011.

„Mișcare de oscilație” - Poziție extremă din stânga. Leagăn. Exemple de mișcări oscilatorii. Condiții pentru apariția oscilațiilor. schimbare de amplitudine. V=max a=0 m/s?. Ac mașină de cusut. miscare oscilatoare. Poziția de echilibru. Ramuri de copac. V=0 m/s a=max. Poziție extremă dreaptă. Arcuri de vagon. Pendul de ceas. Caracteristica mișcării oscilatorii.

„Lecția de oscilații mecanice” – Tipuri de pendul. la o poziţie de echilibru. Vibrații libere. G. Klin, regiunea Moscova 2012. Exemplu: pendul. Tipuri de sisteme oscilatoare 3. Principala proprietate a sistemelor oscilatoare 4. Vibrații libere. Prezentare pentru o lecție de fizică. Completat de: profesor de fizică Lyudmila Antonievna Demashova. 6. Sistem oscilator - un sistem de corpuri capabile să efectueze mișcări oscilatorii.

„Oscilațiile pendulului” – Cosinus. „Lumea în care trăim este surprinzător de predispusă la fluctuații” R. Bishop. Tipuri de vibrații. Principalele caracteristici ale procesului oscilator (mișcare). Teste pe pendul matematic și cu arc. 7. O greutate suspendată pe un arc a fost scoasă din echilibru și eliberată. Unitate de măsură (secunde s).

„Fizica vibrațiilor mecanice” - Să vorbim despre vibrații... Parametrii vibrațiilor mecanice. Afișează deplasarea maximă a corpului din poziția de echilibru. Sisteme oscilatorii. „A fost un bal vesel în castel, cântau muzicienii. Perioadă. Sarcină video. Bazhina G.G. - profesor de fizică, MOU „GYMNASIYA No. 11”, Krasnoyarsk. Briza din grădină a legănat leagănul de lumină” Konstantin Balmont.

În total sunt 14 prezentări la subiect

Informatii generale

Un generator este un dispozitiv care convertește energia curentului continuu în energia oscilațiilor electrice de formă și frecvență constante.

După forma oscilațiilor generate, generatoarele pot fi împărțite condiționat în generatoare de oscilații armonice (sinusoidale) și generatoare de oscilații de relaxare.

Oscilațiile electrice generate de un oscilator armonic ideal au o componentă spectrală. Semnalul de ieșire al generatoarelor reale de oscilații armonice, împreună cu armonica fundamentală, conține și un număr de armonici cu amplitudini mai mici. Existenta acestor armonici este legata atat de faptul ca oscilatia reala are un inceput, cat si de faptul ca generatoarele contin elemente neliniare in alcatuirea lor.

Oscilațiile de relaxare sunt foarte diferite ca formă de cele armonice, spectrul lor conține o serie de componente armonice cu amplitudini comparabile. Un exemplu de oscilații de relaxare pot fi secvențele de impulsuri de diferite forme.

Oscilațiile armonice pot fi obținute numai în generatoare, care includ circuite oscilatorii. Oscilațiile de relaxare pot avea loc în generatoare atât cu circuite oscilatorii cât și fără ele.

Similar amplificatoarelor, generatoarele de oscilații armonice sunt împărțite în generatoare de joasă frecvență și generatoare de înaltă frecvență în funcție de intervalul de frecvență.

Există, de asemenea, generatoare cu excitare independentă (externă) și autoexcitare. Primele nu pot produce oscilații fără a li se aplica un semnal extern. Pentru un generator cu autoexcitare, nu este necesară nicio sursă de semnal de intrare; oscilațiile în ele apar automat atunci când sunt conectate la o sursă de alimentare. Oscilatorii auto-excitați sunt denumiți în mod obișnuit ca auto-oscilatori.

În cele ce urmează, termenul „generator” va însemna un auto-oscilator.

Condiții de apariție a vibrațiilor

circuitul de frecvență al generatorului rezonant

Orice auto-oscilator de oscilații armonice este format din alimentare electrică, circuit oscilant pasiv, în care oscilațiile sunt excitate și menținute și element activ, care controlează procesul de transformare a energiei sursei de energie în energia oscilațiilor generate.

Ca element activ pot fi folosite tuburi electronice, tranzistoare, amplificatoare operaționale, diode tunel și alte dispozitive; ca circuite oscilatorii ca circuite cu proprietăți vibraționale(circuit oscilator) și circuite care nu au aceste proprietăți (de exemplu, circuite RC, circuit oscilator cu un factor de calitate mai mic de 1). Este esențial ca aceste circuite să fie descrise ecuație diferențială de ordinul doi sau mai mare.

Structura specificată a autogeneratorului este condiționată, convenabilă pentru clarificarea principiilor generale de generare. Este adesea dificil să se separe circuitul în care sunt excitate oscilațiile și elementul activ.

Condițiile necesare pentru apariția oscilațiilor în generator vor fi explicate prin exemplul următor.

După cum se știe, atunci când o porțiune de energie este introdusă în circuitul oscilator, în acesta au loc oscilații amortizate de formă sinusoidală cu o frecvență egală cu frecvența de rezonanță a circuitului. Atenuarea oscilațiilor se datorează prezenței pierderilor active într-un circuit oscilator real. Pentru a preveni amortizarea acestor oscilații, aceste pierderi trebuie compensate. Aceasta este echivalentă cu rezistența de pierdere a unui circuit real ( R) se adauga o rezistenta negativa (- R), adică se introduc „pierderi negative”. Efectul introducerii rezistenței negative în circuit apare din cauza proprietăților de amplificare a activului elemente electronice prin pozitiv părere.

Dacă valoarea rezistenței negative este mai mare decât rezistența de pierdere, atunci amplitudinea oscilațiilor din circuit va crește nelimitat cu timpul. Stabilirea unei amplitudini constante de oscilatie este posibila numai in cazul in care valoarea rezistentei negative este egala cu rezistenta de pierdere. Ultima condiție este destul de greu de îndeplinit, prin urmare, generatorul trebuie să includă un element care să stabilească oscilațiile la un anumit nivel. Elementul activ acționează adesea ca un astfel de element.

Pentru a excita oscilațiile, este necesar să existe un semnal „inițial”, care poate fi fie supratensiuni de tensiune (curent) în momentul în care sursa de alimentare este pornită, fie fluctuații de tensiuni (curenți) datorate proceselor termice sau de altă natură din circuitele electronice.

Dacă definim rezistența negativă ca o proprietate a unui element, curentul prin care scade odată cu creșterea căderii de tensiune pe el, atunci această rezistență poate fi imaginată ca o secțiune de cădere a caracteristicii curent-tensiune a elementului. Pe fig. unu, A este data caracteristica curent-tensiune a diodei tunel, din care se poate observa ca intr-un anumit domeniu de tensiune exista o sectiune cu rezistenta diferentiala negativa (rezistenta la curent alternativ).

O diagramă schematică simplificată a unui generator de diode tunel este prezentată în fig. unu, .b. Poziția punctului de operare DAR este selectat pe secțiunea descendentă a caracteristicii curent-tensiune. Panta medie a secțiunii de lucru a caracteristicii ar trebui să ofere compensare completă pentru pierderile de rezistență activă R circuit şi în rezistenţa de sarcină R 1.

Deoarece regiunea caracteristicii curent-tensiune cu rezistență negativă este limitată și dincolo de limitele sale dioda tunel se comportă ca o diodă cu rezistență pozitivă, amplitudinea oscilației este setată la un nivel corespunzător modificării tensiunilor și curenților din această regiune. Forma oscilațiilor în cazul general diferă de cea sinusoidală și cu cât este mai mică, cu atât factorul de calitate al circuitului oscilator este mai mare.

Generatoarele de diode tunel pot funcționa la frecvențe de până la câteva zeci de gigaherți. Ele sunt utilizate de obicei în banda de la 100 MHz până la 10 GHz. Puterea unor astfel de generatoare este mică: 10-6 W 10-3 W.

Orez. unu. Volt - caracteristica curentului a diodei tunel ( A) și o schemă de circuit a unui generator de diode tunel ( b)

Rezistența negativă poate fi obținută și într-un amplificator cu feedback pozitiv. Deci, într-un amplificator acoperit la o frecvență w0 de feedback pozitiv de tensiune, impedanța totală de ieșire

unde este impedanța de ieșire a amplificatorului fără feedback,

Câștigul său la frecvența u 0,

Coeficientul de transfer al circuitului de reacție la o frecvență w 0 .

După cum se poate observa din formula de mai sus, impedanța de ieșire a amplificatorului atunci când este introdus un feedback de tensiune pozitiv în el scade, iar în cazul în care aceasta devine negativă.

Această metodă de obținere a rezistenței negative este în prezent cea mai utilizată în construcția auto-oscilatoarelor cu feedback extern.

Rețineți că dioda tunel are, de asemenea, feedback pozitiv, care este intern (implicit) și duce la o pantă negativă a caracteristicii curent-tensiune.

Conceptele de feedback pozitiv și rezistență negativă sunt în esență două forme de descriere a aceluiași proces fizic asociat cu adăugarea de energie la sistem pentru a compensa pierderea acestuia din cauza prezenței pierderilor active.