Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Вопрос 1. Уравнение колебаний в контуре.

Читайте также:
  1. Аналитическая модель проявления сезонных колебаний
  2. Аналитическое сглаживание временного ряда. Уравнение тренда.
  3. Б) Частота колебаний физического маятника.
  4. Балансовое уравнение основности шлака.
  5. Балансовое уравнение по выходу чугуна.
  6. Балансовое уравнение тепловых эквивалентов компонентов шихты и топлива.
  7. Билет 8 вопрос 1. Регулярные методы оптимизации. Вариационное исчисление: задачи, приводящие к вариационному исчислению и уравнение Эйлера.

Лекция 2. Свободные электрические колебания.

Под электрическими колебаниями понимают периодические изменения заряда, силы тока и напряжения. Простейшая система, в которой возможны свободные электрические колебания, - это так называемый колебательный контур. Это устройство, состоящее из соединенных между собой конденсатора и катушки. Будем полагать, что активное сопротивление катушки отсутствует, в этом случае контур называют идеальным. При сообщении этой системе энергии в ней будут происходить незатухающие гармонические колебания заряда на конденсаторе, напряжения и тока.

Сообщить колебательному контуру энергию можно разными способами. Например, зарядив конденсатор от источника постоянного тока или возбудив ток в катушке индуктивности. В первом случае энергией обладает электрическое поле между обкладками конденсатора. Во втором, энергия заключена в магнитном поле тока, текущего по цепи.

Вопрос 1. Уравнение колебаний в контуре.

Докажем, что при сообщении контуру энергии в нем будут происходить незатухающие гармонические колебания. Для этого необходимо получить дифференциальное уравнение гармонических колебаний вида .

Допустим, конденсатор зарядили и замкнули на катушку. Конденсатор начнет разряжаться, по катушке потечет ток. Согласно второму закону Кирхгофа сумма падений напряжений вдоль замкнутого контура равна сумме ЭДС в этом контуре ℰ.

В нашем случае падение напряжения поскольку контур идеальный. Конденсатор в цепи ведет себя как источник тока, в качестве ЭДС выступает разность потенциалов между обкладками конденсатора , где - заряд на конденсаторе, - электроемкость конденсатора. Кроме того, при протекании через катушку изменяющегося тока в ней возникает ЭДС самоиндукции , где - индуктивность катушки, - скорость изменения тока в катушке. Поскольку ЭДС самоиндукции препятствует процессу разрядки конденсатора второй закон Кирхгофа принимает вид

 

 

Но ток в контуре – это ток разрядки или зарядки конденсатора, следовательно . Тогда .

Дифференциальное уравнение преобразуется к виду

 

Введя обозначение , получим известное нам дифференциальное уравнение гармонических колебаний .

Это означает, что заряд на конденсаторе в колебательном контуре будет изменяться по гармоническому закону

где - максимальное значение заряда на конденсаторе,

- циклическая частота,

- начальная фаза колебаний.

Период колебаний заряда . Это выражение носит название формулы Томпсона.

Напряжение на конденсаторе

 

 

Ток в цепи

 

 

Видим, что кроме заряда на конденсаторе по гармоническому закону будут изменять еще ток в контуре и напряжение на конденсаторе. Напряжение колеблется в одной фазе с зарядом, а сила тока опережает заряд по фазе на .

 

 

Энергия электрического поля конденсатора

 

 

Энергия магнитного поля тока

 

Таким образом, энергии электрического и магнитного полей тоже изменяются по гармоническому закону, но с удвоенной частотой.


Дата добавления: 2015-07-17; просмотров: 175 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: Вопрос 3. Аналогия между электрическими и механическими колебаниями. | Вопрос 4. Колебательный контур с источником постоянного тока. | Закон сохранения энергии | Колебательный контур с двумя последовательно соединенным катушками. | Колебательный контур с двумя параллельно соединенным катушками. | Читаем уравнение гармонических колебаний. |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Истоки развития пейзажного жанра в русском искусстве| Вопрос 2. Процессы, происходящие в колебательном контуре.

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.01 сек.)