什么是正弦波?

电器工程 正弦
2022-01-04 17:55:43

这是当一个学生问我的时候出现的。人们可能会想到一个简单的问题。除了...如何定义一个没有重言式的?也就是说,不使用“正弦”一词(或余弦)。维基百科没有帮助,尽管移动的圆盘可能是相关的。

简而言之,我怀疑他的老师给了他一个非常困难的问题,尽管我可能错了。

这是电子课程的一部分。所以想必任何答案都可以从各种元件/电路的特性中得出。

4个回答

一种方法是描述关于单位圆的正弦波。半径显然画了一个圆,但 x 和 y 坐标描绘出熟悉的波形。

这也有助于以图形方式解释欧拉公式:

\$e^{ix} = cos(x)+ i\cdot sin(x)\$

其中 \$x = \pi\$ 的特殊情况产生欧拉恒等式: \$e^{i \pi} + 1 = 0\$

图片描述 (来源:https ://betterexplained.com/articles/intuitive-understanding-of-sine-waves/ )

在此处输入图像描述

我找到的最简单的解释封装在上面的动态图像中。这都是关于存在于圆内的直角三角形。

图片取自这里另请参阅为什么正弦波优于其他波形

很简单:时间上的正弦波t是以下的虚部:

$$e^{j \omega t}$$

其中 ω 是角频率。

从这个开始:

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

说:

我们有电感L1。我们分别给C1充电,然后如图所示快速连接,使该电路的上端相对下端处于+1V电位。

问问自己(或学生):

接下来会发生什么?

聪明的学生会说:是的,嗯,这是 L1 上电压的快速变化,所以需要一些时间才能让事情看起来更“DC-y”,电流开始流过 L1 并放电 C1,因此整体电位将为0V。

但是电感中的磁场呢?

哦,是的,它现在存储来自电容器的能量

因此,一旦 C1(和 L1)两端的电压为 0 V,电流将永远停止?

不,磁场能量必须去某个地方。所以电容器再次充电。

我们可以给那个公式吗?我们可以; 输入描述电容和电感两端电流和电压的微分方程。证明你需要一个二阶导数为自身的函数,取反。

现在到了困难的部分,恐怕你对此无能为力:你需要说:嘿,这是一个正弦,它满足那个条件。