Вільні електромагнітні коливання в коливальному контурі

Коливальний контур – це електричний ланцюг, що містить індуктивність L, ємність С і опір R, в якій можуть збуджуватися електричні коливання.

Коливальний контур – один з основних елементів радіотехнічних систем. Розрізняють лінійні і нелінійні коливальні контури. Параметри R, L і С лінійного коливального контуру не залежать від інтенсивності коливань, а період коливань не залежить від амплітуди.

При відсутності втрат (R = 0) в лінійному коливальному контурі відбуваються вільні гармонічні коливання.

Для збудження коливань в контурі конденсатор попередньо заряджають від батареї акумуляторів, повідомивши йому енергію Wp, і переводять перемикач в положення 2.

Вільні електромагнітні коливання в коливальному контурі

Після замикання ланцюга конденсатор почне розряджатися через котушку індуктивності, втрачаючи енергію. У ланцюзі з’явиться струм, який викликає змінне магнітне поле. Змінне магнітне поле, в свою чергу призводить до створення вихрового електричного поля, що перешкоджає току, в результаті чого зміна струму відбувається поступово. У міру збільшення струму через котушку зростає енергія магнітного поля Wм. Повна енергія W електромагнітного поля контуру залишається постійною (при відсутності опору) і дорівнює сумі енергій магнітного і електричного полів. Повна енергія, в силу закону збереження енергії, дорівнює максимальній енергії електричного або магнітного поля:

Вільні електромагнітні коливання в коливальному контурі

де L – індуктивність котушки, I і Im – сила струму і її максимальне значення, q і qm – заряд конденсатора і його максимальне значення, С – ємність конденсатора.

Процес перекачування енергії в коливальному контурі між електричним полем конденсатора при його розрядки і магнітним полем, зосередженим в котушці, повністю аналогічний процесу перетворення потенційної енергії розтягнутої пружини або піднятого вантажу математичного маятника в кінетичну енергію при механічних коливаннях останніх.

Вільні електромагнітні коливання в коливальному контурі

Нижче наводиться відповідність між механічними і електричними величинами при коливальних процесах.

ПОДІЛИТИСЯ: