Биене (физика)

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Схема на резултантен електрически сигнал при биене

Биенето е явление, характерно за разпространението на хармонични колебания, независимо от техния характер и средата на разпространение. Това физическо явление възниква при интерференция на две хармонични колебания, близки по честота и отговарящи на условията за монохроматичност и кохерентност. В резултат на това изходният сумарен сигнал има периодични промени в амплитудата, изразяващи се в нейното увеличаване или намаляване. На практика биенията на хармоничните колебания водят до модулация по амплитуда, а честотата на промяната на амплитудата се определя от разликата от честотите на двата изходни сигнала.

Параметри[редактиране | edit source]

Същността на биенето като процес е наслагване на трептения. Възникването му се дължи поради постоянното изоставане по фаза на едната вълна или сигнал (електрическо хармонично колебание), спрямо другата вълна или електрически сигнал. Когато например електрическото трептене и на двата източника е синфазно, то амплитудата на сумарния сигнал е максимално голяма. Когато сигналите са в противофаза, то резултантната сума е минимална. Тази периодичност се определя от големината на фазовата разлика и това може да се твърди като явление както за биенето на звукови вълни, така и за електрически сигнали.

Математически изразена суперпозицията на сигналите с различни честоти

s_1=a\cos{\omega_1{t}} и
s_2=a\cos{\omega_2{t}} ,

може да се разгледа като сигнал с честота ω, средно аритметичен на ω1 и ω2 и амплитуда А, модулирана във времето.

s=s_1 - s_2=A \cos{\omega{t}}

Периодът на биенето е интервалът между два последователни максимума на амплитудата А, а честотата е ω = |ω1 - ω2|. [1]

Приложение[редактиране | edit source]

Като пример за приложение на явлението биене е настройката на струнни музикални инструменти. Звукът на камертона като еталон, винаги ще предизвиква биене със звук от струна на музикален инструмент, докато честотите на трептене не съвпаднат. Това налага струната да се натяга или отслабва докато неприятно осезаемото биене на звуковите вълни от двата източника на звук не изчезнат, т. е. честотата на трептенето на двата източника на зук - камертона и струната, се изравнят и те издават един и същи звук.

Биенето на електрически сигнали се използва още от зората на радиотехниката за осъществяване на радиокомуникациите. Първоначално в приемниците се използват генератори на незатихващи електрически трептения. При биенето на приетия от антенната система електромагнитен сигнал и този произведен в приемника (разликата в честотата им е в границите от 500 до 1000 Hz) се получава нискочестотен звук, добре възприеман за предаване на сигнали с кодовете на морзовата азбука. Със създаването на електронната лампа, чрез прилагане на принципа на биенето се създават по-съвършени конструкции, с възможност да се преобразува честотата на сигналите и да се предават реч и музика. Това са хетеродинния радиоприемник, регенеративния радиоприемник, суперрегенеративния радиоприемник и суперхетеродинния радиоприемник, който и до днес е основната схема за изграждане на радиоприемник, а принципът се използва и в други средства за комуникация.

Вижте също[редактиране | edit source]

Външни препратки[редактиране | edit source]

Бележки[редактиране | edit source]

  1. Сарман, Жан-Пиер, Енциклопедичен речник по физика, под редакцията на проф. д-р Петко Девенски, Издателство Мартилен, София, 1995, с. 52