Oscilaciones eléctricas: tipos y características, amplitud, frecuencia y fase de las oscilaciones
Las oscilaciones son procesos que se repiten repetidamente o se repiten aproximadamente en ciertos intervalos. Los procesos fluctuantes están muy extendidos en la naturaleza y la tecnología.
En ingeniería eléctrica y electrónica, tienen que lidiar con una amplia variedad de tipos de oscilaciones eléctricas, es decir, fluctuaciones de voltajes y corrientes. en diferentes circuitos eléctricosasí como vibraciones mecánicas tales como vibraciones membranas de micrófono o altavoces.
Características de vibración
Las oscilaciones como procesos repetitivos se caracterizan, en primer lugar, por las mayores desviaciones alcanzadas por el valor fluctuante, o amplitud de vibración, en segundo lugar, la frecuencia con la que se producen repeticiones de los mismos estados, o frecuencia de vibración, y en tercer lugar, de qué estado, qué fase del proceso corresponde al tiempo de inicio de la cuenta regresiva. Esta última característica del proceso de oscilación se denomina "fase inicial" o simplemente "fase" para abreviar.
Estrictamente hablando, estos conceptos son aplicables sólo a ciertos tipos de oscilaciones, a saber, periódicas y, en particular, sinusoidal… Los términos: amplitud, frecuencia y fase, sin embargo, se aplican generalmente en el sentido anterior a cualquier vibración en general (ver — Parámetros básicos de AC).
Características de oscilación (amplitud, período, frecuencia y fase):
Tipos de vibración
Dependiendo de lo que suceda con la amplitud, las oscilaciones difieren:
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estacionario o no amortiguado, cuya amplitud no cambia con el tiempo;
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amortizado, cuya amplitud decrece con el tiempo;
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aumenta, cuya amplitud aumenta con el tiempo;
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modulación de amplitud cuya amplitud aumenta y disminuye con el tiempo.
Dependiendo de cómo se repitan las oscilaciones en el tiempo, las oscilaciones difieren:
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periódicos, es decir, aquellos en los que todos los estados se repiten exactamente a ciertos intervalos;
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aproximadamente periódico, en el que todos los estados solo se repiten aproximadamente, por ejemplo, amortiguados o modulados en frecuencia (es decir, oscilaciones cuya frecuencia cambia constantemente dentro de ciertos límites alrededor de un cierto valor).
Mirar -Oscilaciones libres amortiguadas y forzadas
Dependiendo de la forma, se distinguen las oscilaciones:
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sinusoidal (armónico) o casi sinusoidal;
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relajación, cuya forma es significativamente diferente de la sinusoidal.
Finalmente, según el origen del proceso oscilante, se distinguen:
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oscilaciones naturales o libres que ocurrieron como resultado de un choque en el sistema (o en general, una violación del equilibrio del sistema);
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forzadas, que surgen como resultado de una acción oscilatoria externa prolongada sobre el sistema, y las autooscilaciones que ocurren en el sistema en ausencia de influencias externas, debido a la capacidad del sistema mismo para mantener el proceso oscilatorio en él.
vibraciones electricas — fluctuaciones en corriente, voltaje, carga, que ocurren en circuitos eléctricos, circuitos, líneas, etc. El tipo más común de vibraciones eléctricas son las habituales corriente electrica alterna, en el que el voltaje y la corriente en el circuito cambian periódicamente. con una frecuencia de 50 Hz. Tales oscilaciones relativamente lentas generalmente se obtienen usando Máquinas eléctricas de corriente alterna.
Las vibraciones rápidas se crean mediante métodos especiales, entre los cuales en las tecnologías modernas juegan el papel más importante. generadores electronicos.
Dependiendo de la frecuencia, es común dividir las vibraciones eléctricas en dos grupos: baja frecuencia, cuya frecuencia es inferior a 15 000 Hz, y alta frecuencia, cuya frecuencia es superior a 15 000 Hz. Se eligió este límite porque las vibraciones por debajo de 15 000 Hz producen la sensación de sonido en el oído humano, mientras que las vibraciones por encima de 15 000 Hz no pueden ser escuchadas por el oído humano.
Sistemas osciladores — sistemas en los que pueden producirse oscilaciones naturales.
circuito oscilador — un circuito en el que pueden producirse oscilaciones eléctricas naturales si se altera el "equilibrio" eléctrico, es decir, si se crean en él tensiones o corrientes iniciales.
Cadena — un circuito eléctrico normalmente cerrado. Sin embargo, este término también se aplica a circuitos abiertos, a saber, antenas. Para distinguir entre estos dos tipos de bucles, se denominan cerrados y abiertos, respectivamente.El término "contorno" a veces tiene un significado especial. Un circuito oscilante a menudo se denomina simplemente "circuito" por brevedad.
Para que ocurran oscilaciones naturales en un circuito, debe tener capacitancia e inductancia, no demasiada resistencia. La frecuencia de las oscilaciones naturales en el circuito dependerá del valor de la capacitancia C y la inductancia L. Cuanto mayor sea la capacitancia y la inductancia involucradas en el circuito oscilante, menor será la frecuencia de sus oscilaciones naturales (para obtener más detalles, consulte aquí: circuito oscilador).
La frecuencia de las vibraciones naturales en el circuito está determinada aproximadamente por el llamado por la fórmula de Thomson:
Dado que cada circuito tiene una resistencia en la que se producen pérdidas de energía y se libera calor, las oscilaciones naturales del circuito siempre serán de amortiguamiento. En otras palabras, el circuito oscilante vuelve al "equilibrio" eléctrico como resultado de un proceso oscilatorio amortiguado.
Si la resistencia del circuito es muy alta, entonces es un circuito aperiódico en el que no se producen oscilaciones naturales. Los voltajes y corrientes iniciales creados en dicho circuito decaen sin experimentar oscilaciones, sino monótonamente. En otras palabras, cuando se altera el "equilibrio" eléctrico, dicho bucle vuelve aperiódicamente (es decir, sin oscilaciones) a la posición de "equilibrio".
Ver también sobre este tema:
Circuitos oscilantes acoplados inductivamente
Oscilaciones continuas y resonancia paramétrica