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強制諧波振蕩器的解釋
首先，讓我們定義諧波諧振器一詞，因為它與基本力學(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(zhù)擺錘不會(huì )受到任何重力或摩擦力的作用。在這種情況下，擺將繼續以恒定的幅度無(wú)限期地振蕩。
在現實(shí)生活中，不存在理想的諧波振蕩器，因為確實(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)。
強制諧波振蕩器是指受到外力作用的阻尼振蕩器。當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換到外力的頻率。
強制諧波振蕩可由以下方程式表示：
電子設計中的強迫諧波振蕩器
RLC電路是強制諧波振蕩器的一個(gè)示例。
強迫諧波振蕩的發(fā)生不僅限于物理機制，而且還包括物理現象。在電子設計中也觀(guān)察到相同的原理。RLC電路是電子產(chǎn)品中強制諧波振蕩器的常見(jiàn)示例，由電阻，電感器和電容器組成。當電感器或電容器已存儲能量時(shí)，就會(huì )發(fā)生諧波振蕩。當充電的電容器放電時(shí)，電流流向電感器。這會(huì )導致電感器積聚磁場(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(lái)回流動(dòng)的電流過(guò)程是諧波振蕩。但是，電路中的電阻會(huì )導致阻尼振蕩。為了實(shí)現持續振蕩，RLC電路連接到交流信號源，該信號源將其轉變?yōu)閺娭浦C波振蕩器。
強迫諧波振蕩器和共振
當振蕩器被迫以其固有頻率振蕩時(shí)，就會(huì )發(fā)生諧振。
處于強制振蕩狀態(tài)意味著(zhù)外力會(huì )施加到振蕩系統上。它不能保證系統會(huì )以更高的幅度振蕩。與在秋千上騎行的例子一樣，只有在適當的時(shí)候抽腿才能將秋千推高。
施加力的頻率對于確定系統的振蕩響應至關(guān)重要。在特定頻率下，系統將以其峰值幅度振蕩。振蕩器以最大幅度響應的頻率稱(chēng)為諧振頻率。當所施加的力與振蕩器的共振頻率匹配時(shí)，據說(shuō)它處于共振狀態(tài)。
在RLC電路中，諧振頻率可以通過(guò)以下公式獲得。
諧振中的RLC電路將導致峰值頻率響應。它的阻抗將是純電阻性的，因為電容性電抗和電感性電抗都將處于相同但相反的幅度。對于串聯(lián)RLC電路，在諧振時(shí)阻抗將最小，而對于并聯(lián)RLC電路則相反。
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