Електромагнітні хвилі. Вібратор Герца. Відкритий коливальний контур.

Вільні електромагнітні коливання. Коливальний контур.

У електричному колі , так само як і в механічній системі можуть виникнути вільні коливання. Простою електричною системою, здатною здійснювати вільні коливання, є послідовно з'єднані між собою конденсатор, котушка індуктивності та резистор. Така схема називається коливальним контуром.

Коливальний контур.

Коли ключ K знаходиться в положенні 1, конденсатор заряджається до напруги, що рівна . Після перемикання ключа в положення 2 починається процес розрядки конденсатора через резистор R і котушку індуктивності L. За певних умов цей процес може мати коливальний характер.

Періодичні чи майже періодичні зміни заряду, сили струму і напруги називають електромагнітними коливаннями. Зазвичай ці коливання відбуваються з дуже великою частотою. Їх досліджують за допомогою спеціального приладу - осцилографа. Як і механічні коливання, електромагнітні коливання можуть бути вільними і вимушеними.

Вільні електромагнітні коливання виникають під час розряджання конденсатора через котушку індуктивності.

Вимушеними електромагнітними коливаннями називаються коливання в колі під дією зовнішньої періодичної ЕРС. Змінна ЕРС виникає під час обертання замкненого провідника в однорідному магнітному полі.

Порівняння вільних коливань вантажу на пружині і процесів в електричному коливальному контурі дозволяє зробити висновок про аналогію між електричними і механічними величинами. Ці аналогії представлені в таблиці .

Електричні величини		Механічні величини
Заряд конденсатора	q(t)	Координата	x(t)
Струм в ланцюзі		Швидкість
Індуктивність	L	Маса	m
Величина, зворотна електроємності		Жорсткість	k
Напруга на конденсаторі		Пружна сила	kx
Енергія електричного поля конденсатора		Потенціальна енергія пружини
Магнітна енергія котушки		Кінетична енергія
Магнітний потік	LI	Імпульс	mV

Отже, вільні коливання в електричному контурі є гармонійними тобто відбуваються згідно із законом

q(t) = q₀cos(ωt + ₀).

Параметри L і C коливального контура визначають тільки власну частоту вільних коливань

При вільних коливаннях відбувається періодичне перетворення електричної енергії W_ев конденсаторі, в магнітну енергію W_м котушки і навпаки. Якщо в коливальному контурі немає втрат енергії, то повна електромагнітна енергія системи залишається незмінною:

Реальний контур має електричний опір R. Вільні коливання в такому контурі вже не є гармонійними. За кожен період коливань частина електромагнітної енергії перетворюється на тепло і коливання стають затухаючими.

Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 251; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 14 15 16 17 181920 21 22 23 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!