Релаксаційні коливання
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Релаксаційні коливання

Релаксаційні коливання, автоколивання, що виникають в системах, в яких істотну роль грають диссипативні сили: зовнішнє або внутрішнє тертя — в механічних системах, активний опір — в електричних. Розсіяння енергії, обумовлене цими силами, приводить до того, що енергія, накопичена в одному з двох (або більш) накопичувачів, що входять до складу автоколивальної системи, не переходить повністю до іншого накопичувача> (як в системах, що здійснюють гармонійні коливання ), а розсівається в системі, перетворюючись на тепло. Р. до., як і всякі автоколивання, можуть відбуватися лише в нелінійних системах, тому розгляд Р. до. вимагає вживання нелінійної теорії коливань. Релаксаційні автоколивальної системи характерні тим, що при відключенні джерела енергії в них неможливі коливальні рухи. Якщо в системі переважне значення має один з енергоємних параметрів (наприклад, ємкість при нехтує малій індуктивності або пружність при нехтує малій масі), то кожен період Р. до. може бути роздільний на декілька різко розмежованих етапів, відповідних повільним і швидким змінам стану системи, в якій відбуваються Р. до., що дозволяє розглядати Р.. у подібних вироджених системах як розривні коливання.

  Простим прикладом механічної системи, що створює Р. до., може служити колодка До , насаджена з тертям на вал , що обертається, В і укріплена за допомогою пружин ( мал. 1 ). При обертанні валу колодка унаслідок тертя захоплюється валом до тих пір, поки момент пружних сил пружин не стане рівним максимально можливому моменту сил тертя. Тоді колодка починає ковзати по валу у зворотному напрямі, при цьому відносна швидкість колодки і валу збільшується, сила тертя падає, і колодка повертається назад. Але при наближенні колодки до положення рівноваги пружна сила пружини зменшується, вал знову захоплює колодку і захоплює її за собою, далі процес повторюється ( мал. 2 ).

  З механічними Р. до. доводиться зустрічатися у різних механізмах (наприклад, гальмівні колодки), в яких тертя достатнє великий і в той же час величина тертя падає (принаймні в деякій області) при збільшенні відносної швидкості руху поверхонь, між якими виникають сили тертя.

  Простий приклад електричних Р. до. — коливання, що виникають за певних умов в схемі з газорозрядною лампою ( мал. 3 ), яка володіє властивістю запалюватися при деякій напрузі U 3 і гаснути при нижчій напрузі U m . В цій схемі періодично здійснюється зарядка конденсатора З від джерела струму Е через опір R до напруги запалення лампи, після чого лампа запалюється, і конденсатор швидко розряджається через лампу до напруги гасіння лампи. У цей момент лампа гасне і процес починається знов. У перебіг кожного періоду цих Р. до. відбувається дві повільні зміни сили струму I при заряді і розряді конденсатора і два швидких — стрибкоподібних — зміни струму / з , коли лампа запалюється і гасне ( мал. 4 ).

  Спрощений розгляд механізму виникнення Р. до. засновано на зневазі параметрами системи, що впливають на характер швидких рухів. Методи нелінійної теорії коливань дозволяють досліджувати не лише повільні, але і швидкі рухи, не нехтуючи параметрами, від яких характер швидких рухів істотно залежить, і не удаючись до спеціальних постулатів про характер швидких рухів. Залежно від властивостей системи можлива велика різноманітність форм релаксаційних автоколивань від близьких до гармонійних до стрибкоподібних і імпульсних.

  Електричні Р. до. широко застосовуються у вимірювальній техніці, телекеруванні автоматиці і ін. розділах електроніки. Для створення Р. до. існують всілякі схеми генераторів релаксаційних коливань, наприклад блокинг-генераторі, мультивібратори, RC -генератори і так далі

  Літ.: Андронов А. А., Вітт А. А., Хайкин С. Е., Теорія коливань, 2 видавництва, М., 1959, гл.(глав) IV, IX; Мєєровіч Л. А., 3еліченко Л. Р., Імпульсна техніка, 2 видавництва, М., 1954, гл.(глав) XIV, XV; Капчинський І. М., Методи теорії коливань у радіотехніці, М. — Л., 1954.

Мал. 3. Електрична релаксаційна система.

Мал. 1. Механічна релаксаційна система.

Мал. 2. Графік змін кута j повороту колодки з часом t.

Мал. 4. Графік зміни сили струму I з часом t в контурі з газорозрядною лампою.