Коливальний контур — доповідь

Як вже говорилося в курсі механіки, коливання – це зміна стану системи. Електромагнітні коливання передбачають зміну струму, заряду або ж напруги. У шкільному курсі фізики такого типу коливання розглядаються на прикладі коливального контуру. Дані зміни відбуваються в конденсаторі і в котушці. Електромагнітні коливання в контурі відбуваються тільки за рахунок енергії, яка зберігається в конденсаторі і котушці, без сторонньої сили.

Під час розгляду подібного роду коливань, прийнято вважати, що в котушці опір відсутній. Час, за який відбувається одне коливання, будемо вважати рівним Т.

Отже, розглянемо всі зміни в контурі, які відбуваються протягом усього періоду.

У початковий момент на конденсаторі збережений заряд розміром q0. Після цього струм почне поступово переміщатися на котушку, однак, моментально прийняти максимальне значення він не може, тому відбувається його зміна, в результаті чого змінюється магнітне поле і тим самим з’являється самоіндукція. Вона, в свою чергу, намагається протидіяти зростанню струму, тому так само збільшується.

Щоб стало зрозуміліше, давайте уявимо пружинний маятник. У початковий момент пружина розтягнута до максимального значення. У цей час швидкість його є нульовою, проте в той момент, коли маятник відпускають, він починає прискорюватися завдяки силам пружності, але, чим ближче до нерозтягнутому положенню, тим менше ця швидкість стає.

Отже, по закінченні першої чверті періоду котушка максимально наповнюється струмом, а конденсатор, навпаки, віддав весь заряд. Протягом другої чверті заряд переходить на конденсатор і знову поступово його заряджає. Слід зазначити, що не відбувається моментально зарядки або розрядки конденсатора – заряд з нього йде поступово.

Під час перезарядки конденсатора обкладання наповнюються зарядом, протилежним первісним. Повністю конденсатор перезаряджається тільки після першої половини періоду. Після цього відбуваються такі ж зміни в контурі, але в зворотному напрямку.

І коли обкладання конденсатора повністю зарядиться точно так же, як і було в початковий момент часу – пройде період.

Якщо в контурі відсутній опір, то такі коливання будуть тривати нескінченно довго, без зміни амплітуди. Якщо ж розглядати подібну ланцюг в реальному житті, то за кожен період на конденсатор буде повертатися меншу кількість заряду, тому величина струму буде поступово падати. В кінцевому підсумку, через опір він повністю згасне.

Посилання на основну публікацію