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关于谐波,方波最本质的解释!:)

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楼主: 雪山飞狐D
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yhxcn01| | 2009-5-20 09:33 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览

顶,可以解决80%的人对电的理解!!

可以想象一下,在导体里面,存在大量自由运动的电子,都在做上下的跳动,就像一个松开手的篮球,在地球重力场的作用下上下跳动,如果我们记录蓝球每时每刻的重力势能,就会发现,它的势能变化是一个正弦,无论它是否正处于衰减状态,它还是一个正弦,只不过它的弹起来的最高高度在不断降低,也就是是能量在减小,但,波形是正弦没变,地球的引力场加速度是恒定值,导体里面的每一个电子就像处于一个固定的场(各种能量作用于单个电子,所合成的受力场只有一个) ,每一个自由电子都在正弦振荡! 
顶!!太好了,非常形象,为什么教材里就没有收入这个呢。自激震荡就说的很模糊,用这个才是正解

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sxggj| | 2009-5-20 10:21 | 只看该作者

支持楼主

问chunyang:热运动为什么不能是正弦的呢?
是不是正弦不应该决定于初使条件,就像篮球一样,篮球受手力后到接触地面的这段时间当然不是完全的正弦,热运动只说明运动的初始条件是由热引起的,并不决定之后的运动轨迹

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菜人菜语| | 2009-5-20 11:39 | 只看该作者

不敢苟同

电路中我们所讨论的振荡,指的是电路中某一个区域(比如说某一段导体)中电荷堆积数量随着时间的起伏。电荷堆积数量和分布电容决定了电压,说的就是这个电压的起伏。电荷本身的振荡与这个电荷的堆积数量并无太大关系,就象水分子本身的振动与波浪的起伏并无太大关系一样。

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雪山飞狐D|  楼主 | 2009-5-20 11:51 | 只看该作者

   是数量,我后面其实有解释,先打个比方,后面再转到数量就很容易理解了

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小逻辑| | 2009-5-20 16:59 | 只看该作者

   所有波在数学上 都可以用傅里叶变换分解成正旋或余旋形式  都能找到一个基波 要不你就引入拉普拉斯变换  要不就是Z变换  丫的把一个问题说的这么主观臆测。 晕死,  还加, 有没有搞错, 又不是写小说, 怎么生动怎么来。

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小逻辑| | 2009-5-20 17:10 | 只看该作者

不是吧

问chunyang:热运动为什么不能是正弦的呢?
是不是正弦不应该决定于初使条件,就像篮球一样,篮球受手力后到接触地面的这段时间当然不是完全的正弦,热运动只说明运动的初始条件是由热引起的,并不决定之后的运动轨迹 


   哥哥 听过布朗运动的描述没? 粒子永不停歇的做不规则的运动,  你要让热运动的载体粒子运动出来的轨迹刚好是一点正旋,那个得用到统计概率,哥哥这个概率是没有办法计算的,因为做热运动粒子的运动是不规则的,某段时间内轨迹有无限可能,(如果你知道电子云那你也就知道这个概率),随之你的样本空间无限大,做正旋运动?晕倒 ,概率太小了。

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linqing171| | 2009-5-20 21:07 | 只看该作者

正弦的本质。

世界上有东西是最简单的也是最完美的(意思是不简单的就不完美),比如直线,他是直的;比如园,他上面的每一个点和圆心的距离都相等。

地球围着太阳也在做圆形的运动(椭园欠完美),因为地球受到了一个方向指向太阳的力。 圆形运动在任一维上的投影随时间的变化都是时间自变量的正弦。

任意距离和力成反向正比例的运动,也就是加速度和距离成反向正比例的运动都可以积分起来是一个正弦运动。正因为如此,才有了弹簧振子的震动,才有了各种机械振动,才有了水压作用下的水波。

  自然界除了反向正比的力,还有平方反比的力,(为什么没有正向正比的力,因为那是正反馈,不会稳定,就像宇宙是爆炸出来的一样,不可能存在的)。
  平方反比的力,主流而简单的研究他的就是用势来表示,而这种力存在的地方习惯称作厂,因为平方反比的力在一个平方正比的球面积上积分起来,刚好是一个常数。符合这种的力有电场、磁场、重力场、股票场 ... ... 
  而在场下的功(势)就比较背了,只能把力和距离一次积分,刚好成了一个反向正比的东西,不用说大家也知道,和弹簧振子一样的一个公式。
在这势的某次积分的作用下会产生出来的一个东西也是一个正弦,叫电磁波。(这句待考证)。

  机械振动的能量是最大位移的平方正比的,也就是加速度的四次积分成正比的。而电磁波的能量是和频率成正比的,也就是势的二次积分的微分。

根据麦克斯韦方程,电磁波是正弦波。所以电子世界里的的介质被分成了电阻电感电容三种(不算半导体,要是半导体是主流,教科书上应该用方波来合成正弦波了),他们对于任意一个正弦波的衰减都是常数,而其他的波过来都会变的一塌糊涂。

一个周期信号可以分解成正交的正弦波,也可以分解成正交的方波。
之所以分解成正弦,是因为最简单的世界里的东西,都是正弦的,自然界里的介质都是对于正弦信号来说是简单的介质的。



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linqing171| | 2009-5-20 21:25 | 只看该作者

另外26楼说的概率。

说到概率,就不得不说一下正态分布。
正态分布(Normal distribut?)的定义是这样的,符合这样一种概率分布的都是正态分布:有一个平均值和一个标准差,所有采样都无关的一个分布。
推倒过程可以从数字的阶乘二项分布去推导,也可以从模拟的二维积分去推导(其他方法你推到不出来,因为结果刚好和e的(x^2+y^2)有关系,而二维积分正好把x^2+y^2积分成一个圆面积来换元)。

高中化学上学的那个伟大的 勒沙特列 原理,就是根据自然界太多的东西服从概率分布才推算出来的勒沙特列公式。

而正态分布因为太自然了,所以只要是正态分布作用出来的东西带上个复数指数,肯定是正弦。就是我不知道哪个力是服从正态分布的。

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零下| | 2009-5-20 21:42 | 只看该作者

说说

其实我们还是应该多支持楼主,如果楼主是个老师,我觉得应该是个好老师,楼上的兄弟对数学,单路都算不叫熟悉了,当然很容易理解,但对学生来说,就得像楼主这样的引导,才能更好的理解

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雪山飞狐D|  楼主 | 2009-5-20 21:44 | 只看该作者

其实

    人的思维方式是从底层至上,而科学的证明是从顶层向下,比如定义平行线,他就是顶层,什么是底层,就是比原子级还小的能量的规律,科学只是从顶层一直逻辑的不差分毫的向底层推理,一直到超出物理实验的极限,剩下的只能存在于数学,找不到物理模型,这就像用三位半的电压表去校准4位半的电压表,用原子去找质子,于是,为了可以应用,开始封装,底层那些不再寻找实际模型(那些是霍金的事),推出一套从上到下封装好的体系,于是,人的思维可能不是那么的可以“感受”,为了让人有“感觉”,符合一下人的思维,从底层推向顶层,在底层做了个封装 ,类似C++:),实现向上的接口,只是个模型,尽量逼近,不可能完全符合,只要能引起大家的思考就已足够,戏谈耳~~~~

    圆形运动在任一维上的投影随时间的变化都是时间自变量的正弦,电子最初的状态就是绕原子,在外能量下逃离轨道成自由电子,量子物理解释电子运动是概率表示,用人的思维表示,就是因为电子不断的“湮灭”,在另一地点重生,却在同一时刻,何故?也许存在物质的“本源”在不断分解与合成能量,而“本源”可能是超越空间的,也许是~~~~,我不知道。而众多的电子表现的却是“波”的性质,所谓波粒二象性,不用猜,这个波是正弦波!!!
     请记住电子不是普通微粒,以及波粒二象性

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雪山飞狐D|  楼主 | 2009-5-20 23:04 | 只看该作者

也许

   也许是解释正弦本源的科学理论:波粒二象性
   大量很小的粒子集中表现出波的性质,这个波,就象电磁波,是个正弦,而不是说“可以”分解成正弦,电信号的方波本源是由无数正弦组成,与宏观力学有本质区别,信号与系统回避了量子物理,或者说是他的顶层

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fzyuan| | 2009-5-20 23:28 | 只看该作者

我看是挺幽默的

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HWM| | 2009-5-21 08:52 | 只看该作者

楼主陷入了“正弦”本体论,哈哈。

建议楼主仔细学学“实数论”,别怀疑你的耳朵,没错就是“实数”,内中学问大了去了。

另外电磁波也不等于“正弦波”,那只是电磁波的特例——单谐波。Maxwell方程不是仅适用于单谐波的,甚至于不是仅适用于周波的。

虽然量子论“似乎”将世界分成了“离散”态。但你也知道那只是“概率”层面上的。现实世界若真能离散化,那世界将比现在所见的简单许多,数学也简化成了“数论”。

另外,别只看到周波(傅里叶级数),还有更为普适的非周波(拉普拉斯或傅里叶变换)。

最后希望能闹明白哲学,科学,和技术之本质和关系。某些学问没有一定的“境界”还真不是那么容易闹明白的。

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oufuqiang| | 2009-5-21 09:02 | 只看该作者

首先,篮球的自由弹跳就不是正弦的,更像是全波整流的波

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linqing171| | 2009-5-21 13:29 | 只看该作者

回楼上,那是全反射。

反射不是完美的。
而且地面给篮球的力只是在某个时间内存在,虽然有周期性也可能连续,但是这东西不美的。

要位移(距离)正弦变化,必须加速度或者受外力是反向正比于位移的。也就是连续的。

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linqing171| | 2009-5-21 13:52 | 只看该作者

还有只受重力的是匀加速直线运动。

匀加速直线运动对时间来说是抛物线,和正弦有点像而已。

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zwl0753| | 2009-5-21 19:30 | 只看该作者

问题太专业了

问题太专业了,对初级学生来没必要花主要精力研究。

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dfyh1101| | 2009-5-21 19:48 | 只看该作者

哈哈,好玩

我说两点,
首先,谁可以分解成谁,是数学问题,正如前面有人所说正弦波也可以由无数方波叠加而成。
其次,至于为什么选频,自激出来的是正弦波,而不是方波,那是物理问题。选频和自激的原理是一样的,都是R,C,L参数引起的。我估计和正弦的实质是一个圆有直接关系,而圆具有完全对称性,和平均性,自然界中存在很多圆的现象,也可以说很多现象都以圆的形式存在。

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dfyh1101| | 2009-5-21 20:00 | 只看该作者

再补充一下

突然想到一点,正余弦的积分或微分出来的波形和自己是一样的,只是相位不一样,积分或微分的积分或微分又是一样的,所以好像它可以实现无限循环,估计这个才是最本质的,最关键的

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zhaohe2001| | 2009-5-21 20:36 | 只看该作者

科学的东西首先还是要严谨!

这样的“戏说”会误导很多人的

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