Найквиста формула - Автоматизированная Интернет-система формирования баз данных репродуктивных и формализованных описаний естественнонаучных и научно-технических эффектов

Теорема Найквиста, соотношение, определяющее величину тепловых флуктуаций тока или напряжения в электрической цепи. Соотношение Найквиста является следствием флуктуационно-диссипационной теоремы.

В статистической физике Флуктуационно-диссипационная теорема выводится из предположения о том, что отклик системы на малое внешнее воздействие имеет ту же природу, что и отклик на спонтанные флуктуации. Таким образом, существует прямая связь между флуктуациями в термодинамической системе и её линейным откликом на внешние воздействия.

Согласно соотношению Найквиста, обусловленное тепловыми флуктуациями среднее значение квадрата напряжения на концах проводника с сопротивлением R, находящегося в состоянии теплового равновесия при абсолютной температуре Т, равно:

где k — постоянная Больцмана, Δν — полоса частот, внутри которой измеряются флуктуации напряжения. При низких температурах и достаточно высоких частотах, когда hω<<kT (ω — частота, h — Планка постоянная), вместо формулы (1), следует пользоваться более общим выражением:

Соотношение Найквиста широко используется при расчёте тепловых шумов в измерительных и радиотехнических устройствах.

Соотношение получено американским физиком Х. Найквистом (Н. Nyquist) в 1928. Оно является примером флуктуационно-диссипационной теоремы, также известным примером теоремы является броуновское движение. Флуктуационно-диссипационная теорема даёт возможность рассчитать взаимосвязь между молекулярной динамикой системы в состоянии термодинамического равновесия и макроскопическим поведением системы, наблюдаемым при динамических измерениях. Таким образом модели системы на молекулярном уровне могут быть использованы для количественного предсказания линейных макроскопических свойств материалов. Отклонение поведения (даже неравновесных) систем от флуктуационно-диссипационной теоремы является поводом для публикаций в ведущих научных журналах.

Соотношение Найквиста широко используется при расчёте тепловых шумов в измерительных и радиотехнических устройствах.

Формула Найквиста - пример флуктуационно-диссипационной теоремы. Флуктуационно диссипационная теорема даёт возможность рассчитать взаимосвязь между молекулярной динамикой системы в состоянии термодинамического равновесия и макроскопическим поведением системы, наблюдаемым при динамических измерениях. Таким образом модели системы на молекулярном уровне могут быть использованы для количественного предсказания линейных макроскопических свойств материалов. Отклонение поведения (даже неравновесных) систем от флуктуационно-диссипационной теоремы является поводом для публикаций в ведущих научных журналах.

Формула Найквиста описывает электрические шумы тока и напряжения вызванные тепловыми колебаниями атомов молекул и электронов проводника. Данный эффект является вредным, на практике приходится боротся с тепловыми шумами. Однако наблюдать данный эффект достаточно леггко, достаточно подключить чувствительный осциллограф к резистору. При хорошем усилении сигнала можно будет наблюдать на экране шум напряжения на концах резистора. Если нагреть резистор - средняя амлитуда шума повысится, если охладить - амплитуда станет меньше. Тепловые шумы легче наблюдать с помощью высокочастотного осциллогафа, так как среднее значениенапряжения шумов выше, если полоса частот, которой они измеряются больше.

Главный редактор: Прохоров А. М., редакционная коллегия: Алексеев Д. М., Балдин А. М. Физическая энциклопедия. «Большая Российская Энциклопедия»: Научное издательство, том 3– Москва, 1998. Стр. 239.

Основы радиофизики. Под ред. А.С.Логгинова. М., 1996.

И.С.Гоноровский. Радиотехнические цепи и сигналы. М., 1986.


Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии

Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты

Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина

	Найквиста формула