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強(qiáng)制諧波振蕩器的解釋
首先，讓我們定義諧波諧振器一詞，因?yàn)樗c基本力學(xué)有關(guān)。一諧振蕩器可以看作是在理想的條件下自然振蕩的鐘擺。處于理想狀態(tài)意味著擺錘不會(huì)受到任何重力或摩擦力的作用。在這種情況下，擺將繼續(xù)以恒定的幅度無限期地振蕩。
在現(xiàn)實(shí)生活中，不存在理想的諧波振蕩器，因?yàn)榇_實(shí)存在其他沖突力。相反，您得到的是阻尼振蕩器。就像小孩在蕩秋千一樣，阻尼的振蕩器會(huì)受到摩擦力的作用，逐漸減小了振動(dòng)。最終，振蕩器將停止振動(dòng)并停留在空閑狀態(tài)。
強(qiáng)制諧波振蕩器是指受到外力作用的阻尼振蕩器。當(dāng)外力施加到振蕩器上時(shí)，它將經(jīng)歷一個(gè)瞬態(tài)，在此狀態(tài)下，振蕩器將從其固有頻率轉(zhuǎn)換到外力的頻率。
強(qiáng)制諧波振蕩可由以下方程式表示：
電子設(shè)計(jì)中的強(qiáng)迫諧波振蕩器
RLC電路是強(qiáng)制諧波振蕩器的一個(gè)示例。
強(qiáng)迫諧波振蕩的發(fā)生不僅限于物理機(jī)制，而且還包括物理現(xiàn)象。在電子設(shè)計(jì)中也觀察到相同的原理。RLC電路是電子產(chǎn)品中強(qiáng)制諧波振蕩器的常見示例，由電阻，電感器和電容器組成。當(dāng)電感器或電容器已存儲(chǔ)能量時(shí)，就會(huì)發(fā)生諧波振蕩。當(dāng)充電的電容器放電時(shí)，電流流向電感器。這會(huì)導(dǎo)致電感器積聚磁場(chǎng)，最終使磁場(chǎng)崩潰，從而將電流發(fā)送回電容器。
在電感器和電容器之間來回流動(dòng)的電流過程是諧波振蕩。但是，電路中的電阻會(huì)導(dǎo)致阻尼振蕩。為了實(shí)現(xiàn)持續(xù)振蕩，RLC電路連接到交流信號(hào)源，該信號(hào)源將其轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)制諧波振蕩器。
強(qiáng)迫諧波振蕩器和共振
當(dāng)振蕩器被迫以其固有頻率振蕩時(shí)，就會(huì)發(fā)生諧振。
處于強(qiáng)制振蕩狀態(tài)意味著外力會(huì)施加到振蕩系統(tǒng)上。它不能保證系統(tǒng)會(huì)以更高的幅度振蕩。與在秋千上騎行的例子一樣，只有在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候抽腿才能將秋千推高。
施加力的頻率對(duì)于確定系統(tǒng)的振蕩響應(yīng)至關(guān)重要。在特定頻率下，系統(tǒng)將以其峰值幅度振蕩。振蕩器以最大幅度響應(yīng)的頻率稱為諧振頻率。當(dāng)所施加的力與振蕩器的共振頻率匹配時(shí)，據(jù)說它處于共振狀態(tài)。
在RLC電路中，諧振頻率可以通過以下公式獲得。
諧振中的RLC電路將導(dǎo)致峰值頻率響應(yīng)。它的阻抗將是純電阻性的，因?yàn)殡娙菪噪娍购碗姼行噪娍苟紝⑻幱谙嗤喾吹姆取?duì)于串聯(lián)RLC電路，在諧振時(shí)阻抗將最小，而對(duì)于并聯(lián)RLC電路則相反。
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