Табигый термелүүлөр – белгилүү бир кайталануучулук менен мүнөздөлгөн процесстер. Мисалы, аларга сааттын маятникинин кыймылы, гитаранын кылы, тюнинг вилкасынын буттары, жүрөктүн активдүүлүгү кирет.
Механикалык термелүүлөр
Физикалык табиятты эске алуу менен табигый термелүүлөр механикалык, электромагниттик, электромеханикалык болушу мүмкүн. Келгиле, биринчи процессти кененирээк карап чыгалы. Табигый термелүүлөр кошумча сүрүлүү, тышкы күчтөр болбогон учурларда пайда болот. Мындай кыймылдар берилген системанын мүнөздөмөлөрүнө гана жыштыкка көз карандылык менен мүнөздөлөт.
Гармоникалык процесстер
Бул табигый термелүүлөр косинус (синус) мыйзамына ылайык термелүү чоңдуктун өзгөрүшүн билдирет. Келгиле, термелүүчү системанын эң жөнөкөй формасын талдап көрөлү, ал пружинага илинген шардан турат.
Мында гравитация пружинанын ийкемдүүлүгүн тең салмактайт. Гук мыйзамына ылайык, анын пружинанын узартылышы менен денеге келтирилген күчтүн ортосунда түз байланыш бар.
Эластикалык күч касиеттери
Схемадагы өздүк электромагниттик термелүүлөр системага болгон таасирдин чоңдугуна байланыштуу. Шартын тең салмактуулук абалынан жылышына пропорционалдуу серпилгич күч тең салмактуулук абалына багытталган. Топтун анын таасири астында кыймылын косинус мыйзамы менен сүрөттөөгө болот.
Табигый термелүү мезгили математикалык түрдө аныкталат.
Пружина маятникинде анын катуулугуна, ошондой эле жүктүн массасына көз карандылыгы ачылат. Бул учурда табигый термелүү мезгилин формула менен эсептөөгө болот.
Гармоникалык термелүүдөгү энергия
Эч кандай сүрүлүү күчү болбосо, маани туруктуу болот.
Термелүү кыймылы пайда болгон сайын кинетикалык энергиянын потенциалдуу мааниге мезгил-мезгили менен өзгөрүшү пайда болот.
Басылган термелүүлөр
Өзүнүн электромагниттик термелүүлөрү системага тышкы күчтөр таасир этпегенде пайда болушу мүмкүн. Термелүүлөрдүн басаңдашына сүрүлүү салым кошот, алардын амплитудасынын азайышы байкалат.
Термелүү чынжырдагы табигый термелүүлөрдүн жыштыгы системанын касиеттерине, ошондой эле жоготуулардын интенсивдүүлүгүнө байланыштуу.
Ачуу коэффициентинин жогорулашы менен термелүү кыймылынын мезгилинин көбөйүшү байкалат.
Бир мезгилге барабар интервал менен бөлүнгөн амплитудалардын катышы туруктуубардык процесстин наркы. Бул катыш демпфердик декремент деп аталат.
Термелүү контурундагы табигый термелүүлөр синустар (косинустар) мыйзамы менен сүрөттөлөт.
Термелүү мезгили – ойдон чыгарылган чоңдук. Кыймыл мезгилдүү болуп саналат. Кошумча термелүүсүз тең салмактуулук абалынан чыгарылган система өзүнүн баштапкы абалына келет. Системаны тең салмактуу абалга келтирүү ыкмасы анын баштапкы шарттары менен аныкталат.
Резонанс
Контурдун табигый термелүү мезгили гармониялык мыйзам менен аныкталат. Мезгил-мезгили менен өзгөрүп туруучу күчтүн таасири астында системада аргасыз термелүүлөр пайда болот. Кыймылдын теңдемесин түзүүдө мажбурлоочу эффекттен тышкары эркин термелүү учурунда таасир этүүчү мындай күчтөр да бар экени эске алынат: чөйрөнүн каршылыгы, квази серпилгич күч.
Резонанс – кыймылдаткыч күчтүн жыштыгы дененин табигый жыштыгына тенденцияланганда, аргасыз термелүүлөрдүн амплитудасынын кескин өсүшү. Бул учурда пайда болгон бардык термелүүлөр резонанс деп аталат.
Мажбур термелүүлөр үчүн амплитуда менен тышкы күчтүн ортосундагы байланышты ачуу үчүн эксперименттик орнотууну колдонсоңуз болот. Кранка туткасы жай айланганда, пружинадагы жүк алардын асма чекитине чейин жогору жана ылдый жылат.
Термелүү чынжырдагы өздүк электромагниттик термелүүлөр эсептелиши мүмкүн жана башка физикалык параметрлерсистема.
Тезирээк айланган учурда термелүү күчөйт жана айлануу жыштыгы табигыйга барабар болгондо максималдуу амплитудалык мааниге жетет. Айлануу жыштыгынын кийинки өсүшү менен талдануучу жүктүн аргасыз термелүүсүнүн амплитудасы кайрадан төмөндөйт.
Резонанстык мүнөздөмөсү
Тутканы бир аз кыймылдатуу менен жүк дээрлик өз ордун өзгөртпөйт. Мунун себеби - бул сырткы күчкө туруштук бербеген пружинанын маятникинин инерциясы, андыктан бир гана "ордунда титиреп калуу" байкалат.
Схемадагы термелүүлөрдүн табигый жыштыгы тышкы аракеттин жыштыгынын амплитудасынын кескин өсүшүнө туура келет.
Мындай кубулуштун графиги резонанстык ийри сызыгы деп аталат. Бул ошондой эле жип маятник үчүн каралышы мүмкүн. Эгер сиз рельске массивдүү шарды, ошондой эле жиптин узундугу ар кандай болгон бир катар жеңил маятниктерди илип койсоңуз.
Бул маятниктердин ар биринин өзүнүн термелүү жыштыгы бар, аны эркин түшүүнүн ылдамданышына, жиптин узундугуна жараша аныктоого болот.
Эгер шар тең салмактуулуктан чыгарылып, жеңил маятникти кыймылсыз калтырып, анан коё берилсе, анын селкинчектери рельстин мезгил-мезгили менен ийилишине алып келет. Бул жарык маятниктерге мезгил-мезгили менен өзгөрүп туруучу серпилгич күчтүн таасирин тийгизип, алардын аргасыз термелүүсүн шарттайт. Бара-бара алардын бардыгы бирдей амплитудага ээ болот, ал резонанс болот.
Бул көрүнүштү негизи туташтырылган метрономдон да көрүүгө болотмаятниктин огу менен жип. Бул учурда ал максималдуу амплитуда менен термелет, андан кийин маятниктин жипти «тартуунун» жыштыгы анын эркин термелүүлөрүнүн жыштыгына туура келет.
Резонанс эркин термелүү менен убакытта аракеттенген тышкы күч оң маани менен иштегенде пайда болот. Бул термелүү кыймылынын амплитудасынын жогорулашына алып келет.
Оң таасирден тышкары, резонанс кубулушу көбүнчө терс функцияны аткарат. Мисалы, коңгуроонун тили ыргып турса, тилдин эркин термелүү кыймылдары менен аркандын өз убагында аракет кылышы үн чыгышы үчүн маанилүү.
Резонанстын колдонулушу
Камыш жыштык өлчөгүчтүн иштеши резонанска негизделген. Аппарат бир жалпы негизге бекитилген ар кандай узундуктагы ийкемдүү плиталар түрүндө берилген.
Жыштык өлчөгүч термелүүчү системага тийген учурда, ал үчүн жыштыгын аныктоо талап кылынса, анын жыштыгы өлчөнгөнгө барабар болгон пластина максималдуу амплитуда менен термелет. Платинаны резонанска киргизгенден кийин, термелүү системанын жыштыгын эсептей аласыз.
XVIII кылымда Франциянын Анже шаарынан анча алыс эмес жерде, узундугу 102 метр болгон чынжырлуу көпүрөнү бойлой солдаттардын отряды кадам шилтеп баратышкан. Алардын кадамдарынын жыштыгы резонанс жараткан көпүрөнүн эркин термелүүсүнүн жыштыгына барабар мааниге ээ болгон. Ушундан улам чынжырлар үзүлүп, асма көпүрө кулаган.
1906-жылы ушул эле себеп менен Петербургдагы Египет көпүрөсү талкаланып, аны бойлоп атчан аскерлердин эскадрильясы жылып келген. Мындай жагымсыз көрүнүштөрдү болтурбоо үчүн, азыр мененкөпүрөдөн өтүп, аскер бөлүктөр эркин темп менен барат.
Электромагниттик кубулуштар
Алар магниттик жана электрдик талаалардын өз ара байланышкан термелүүлөрү.
Система тең салмактуулуктан чыгарылганда, мисалы, конденсаторго заряд берилгенде, чынжырдагы токтун чоңдугу өзгөргөндө, чынжырдагы өздүк электромагниттик термелүүлөр пайда болот.
Электромагниттик термелүүлөр ар кандай электр чынжырларында пайда болот. Бул учурда термелүүчү кыймыл токтун күчү, чыңалуу, заряд, электр талаасынын чыңалуусу, магниттик индукция жана башка электродинамикалык чоңдуктар аркылуу ишке ашырылат.
Аларды басаңдатылган термелүүлөр катары кароого болот, анткени системага берилген энергия жылуулукка кетет.
Мажбурланган электромагниттик термелүүлөр чынжырдагы процесстер болуп саналат, алар мезгил-мезгили менен өзгөрүп туруучу тышкы синусоидалык электр кыймылдаткыч күчү менен шартталган.
Мындай процесстер механикалык термелүүдөгүдөй мыйзамдар менен сүрөттөлөт, бирок алар таптакыр башка физикалык табиятка ээ. Электрдик кубулуштар – бул кубаттуулугу, чыңалуусу, өзгөрүлмө тогу менен электромагниттик процесстердин өзгөчө учуру.
Термелүү чынжыр
Бул катарлаш туташкан индуктордон, белгилүү бир сыйымдуулукка ээ конденсатордон, каршылык резистордон турган электр чынжырчасы.
Термелүү чынжыр туруктуу тең салмактуулук абалында болгондо, конденсатордун заряды болбойт жана катушка аркылуу электр тогу өтпөйт.
Негизги өзгөчөлүктөрдүн арасындаэлектромагниттик термелүүлөр циклдик жыштыкты белгилейт, ал заряддын убакытка карата экинчи туундусу. Электромагниттик термелүү фазасы синус (косинус) мыйзамы менен сүрөттөлгөн гармоникалык чоңдук.
Термелүүчү чынжырдагы мезгил Томсон формуласы менен аныкталат, конденсатордун сыйымдуулугуна, ошондой эле катушканын ток менен индуктивдүүлүгүнүн маанисине жараша болот. Чынжырдагы ток синус мыйзамына ылайык өзгөрөт, андыктан белгилүү бир электромагниттик толкун үчүн фазалык жылышты аныктай аласыз.
Алмашуучу ток
Индукциянын белгилүү бир мааниси бар бир тектүү магнит талаасында туруктуу бурчтук ылдамдыкта айланган кадрда гармониялык ЭЭМ аныкталат. Фарадейдин электромагниттик индукция мыйзамына ылайык, алар магнит агымынын өзгөрүшү менен аныкталат, синусоидалдык чоңдук болуп саналат.
Тышкы ЭМӨ булагы термелүү чынжырына туташтырылганда, анын ичинде булактын жыштыгына барабар болгон циклдик жыштык ώ менен пайда болгон мажбурланган термелүүлөр пайда болот. Алар өчпөгөн кыймылдар, анткени заряд жасалганда потенциалдар айырмасы пайда болот, чынжырда ток пайда болот жана башка физикалык чоңдуктар. Бул чыңалуунун, токтун гармониялык өзгөрүшүнө алып келет, алар пульсирлөөчү физикалык чоңдуктар деп аталат.
50 Гц мааниси өзгөрмө токтун өнөр жай жыштыгы катары кабыл алынат. Өзгөрмө ток өткөргүчтөн өткөндө бөлүнүп чыккан жылуулуктун көлөмүн эсептөө үчүн максималдуу кубаттуулук маанилери колдонулбайт, анткени ал белгилүү бир мезгилдерде гана жетет. Мындай максаттар үчүн кайрылыңызорточо кубаттуулук, бул талданып жаткан мезгилде чынжырдан өткөн бардык энергиянын анын маанисине болгон катышы.
Өзгөрмө токтун мааниси константага туура келет, ал мезгил ичинде өзгөрмө токтун көлөмүндөй жылуулукту бөлүп чыгарат.
Трансформатор
Бул электр энергиясын олуттуу жоготпостон чыңалууну көбөйтүүчү же азайтуучу түзүлүш. Бул дизайн зым орогучтары бар эки катушка бекитилген бир нече плиталардан турат. Биринчилик өзгөрмө чыңалуу булагына туташтырылган, ал эми экинчилик электр энергиясын керектөөчү түзүлүштөргө туташтырылган. Мындай түзүлүш үчүн трансформация катышы айырмаланат. Көбөйтүүчү трансформатор үчүн ал бирден аз, ал эми күчөтүүчү трансформатор үчүн 1ге жакын.
Авто термелүүлөр
Бул тышкы булактан энергия менен камсыз кылууну автоматтык түрдө жөнгө салуучу системалар деп аталат. Аларда жүрүп жаткан процесстер мезгилдүү сөнбөгөн (өзүн-өзү термелүүчү) аракеттер деп эсептелет. Мындай системаларга электромагниттик өз ара аракеттенүүнүн түтүк генератору, коңгуроо, саат кирет.
Ошондой эле ар кандай денелер бир эле учурда ар кандай багыттагы термелүүлөргө катышкан учурлар бар.
Эгер сиз амплитудалары бирдей болгон кыймылдарды кошсоңуз, амплитудасы чоңураак гармоникалык термелүүнү аласыз.
Фурье теоремасы боюнча татаал процесс ажырай турган жөнөкөй термелүүчү системалардын жыйындысы гармониялык спектр деп эсептелет. Ал камтылган бардык жөнөкөй термелүүлөрдүн амплитудаларын жана жыштыгын көрсөтөтмындай система. Көпчүлүк учурда спектр графикалык түрдө чагылдырылат.
Жыштыктар горизонталдык огу боюнча белгиленген, ал эми мындай термелүүлөрдүн амплитудалары ордината огу боюнча көрсөтүлгөн.
Ар кандай термелүү кыймылдар: механикалык, электромагниттик, белгилүү бир физикалык чоңдуктар менен мүнөздөлөт.
Биринчиден, бул параметрлерге амплитуда, мезгил, жыштык кирет. Ар бир параметр үчүн математикалык туюнтмалар бар, алар эсептөөлөрдү жүргүзүүгө, керектүү мүнөздөмөлөрдү сандык эсептөөгө мүмкүндүк берет.
