Вход
Регистрация



E-mail: 
Пароль: 
Забыли пароль?
Номер телефона: 
E-mail: 
Зарегистрироваться
Закрыть панель
Заполните следующие поля:

Предмет:
Контактный телефон:
Ваши пожелания:
Отправить заявку
Закрыть панель

Позвоните
8 (495) 626-26-05

И мы подберем репетитора
Оставить заявку на
подбор репетитора

Wiki-учебник

Поиск по сайту

Реклама от партнёров:

Главная >  Wiki-учебник >  Физика > 11 класс > Аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями

Механические и электромагнитные колебания

 

Хотя механические и электромагнитные колебания имеют различную природу, между ними можно провести много аналогий. Например, рассмотрим электромагнитные колебания в колебательном контуре и колебание груза на пружине.

Колебание груза на пружине

При механических колебаниях тела на пружине, координата тела будет периодически изменяться. При этом будем меняться проекция скорости тела на ось Ох. В электромагнитных колебаниях с течение времени по периодическому закону будет изменяться заряд q конденсатора, и сила тока в цепи колебательного контура.

 Величины будут иметь одинаковый характер изменения. Это происходит потому, что имеется аналогия между условиями, в которых возникают колебания. Когда мы отводим груз на пружине из положения равновесии, в пружине возникает сила упругости F упр., которая стремится вернуть груз обратно, в положение равновесия. Коэффициентом пропорциональности этой силы будет являться жесткость пружины k.

При разрядке конденсатора в цепи колебательного контура появляется ток. Разрядка обусловлена тем, что на пластинах конденсатора есть напряжение u. Это напряжение будет пропорционально заряду q любой из пластин. Коэффициентом пропорциональности будет служить величина 1/C, Где С – емкость конденсатора. 

При движении груза на пружине, когда мы отпускаем его, скорость тела увеличивается постепенно, вследствие инертности. И после прекращения силы скорость тела не становится сразу равной нулю, она тоже постепенно уменьшается.

Колебательный контур

Так же и в колебательном контуре. Электрический ток в катушке под действием напряжения увеличивается не сразу, а постепенно, из-за явления самоиндукции. И когда напряжение перестает действовать, сила тока не становится сразу равной нулю.

То есть в колебательном контуре индуктивность катушки L будет аналогична массе тела m, при колебаниях груза на пружине. Следовательно, кинетическая энергия тела (m*V^2)/2, будет аналогична энергии магнитного поля тока (L*i^2)/2.

Когда мы выводим груз из положения равновесия, мы сообщаем уме некоторую потенциальную энергию (k*(Xm)^2)/2, где Хm - смещение от положения равновесия.

В колебательном контуре роль потенциальной энергии выполняет энергия заряда конденсатора q^2/(2*C). Можем сделать вывод, что жесткость пружины в механических колебаниях будет аналогична величине 1/С, где С- емкость конденсатора в электромагнитных колебаниях. А координата тела будет аналогична заряду конденсатора.

Рассмотрим подробнее процессы колебаний, на следующем рисунке.

картинка

(а) Сообщаем телу потенциальную энергию. По аналогии заряжаем конденсатор.

(б) Отпускаем шарик, потенциальная энергия начинает уменьшаться, возрастает скорость шарика. По аналогии, начинает уменьшаться заряд на обкладке конденсатора, в цепи появляется сила тока.

(в) Положение равновесия. Потенциальной энергии нет, скорость тела максимальна. Конденсатор разрядился, сила тока в цепи максимальна.

(г) Тело начнет движение дальше, потенциальная энергия будет возрастать, а скорость уменьшаться. Конденсатор начнет перезаряжаться, а сила тока уменьшаться.

(д) Тело отклонилось в крайнее положении, скорость его стала равной нулю, а потенциальная энергия достигла своего максимума. Конденсатор снова зарядился, сила тока в цепи стала равняться нулю.

Далее процесс повторяется в обратную сторону.


Предыдущая тема: Превращение энергии при гармонических колебаниях: формулы и рисунки
Следующая тема:   Процессы в колебательном контуре: уравнения и примеры
Нравится Нравится

Все неприличные комментарии будут удаляться.



Общеобразовательные предметы:


Математика
Физика
Информатика
Химия
История
География
Биология
Литература
Обществознание
Экономика

Иностранные языки:


Английский язык
Русский язык
Немецкий язык
Французский язык
Испанский язык
Португальский язык
Итальянский язык
Китайский язык
Японский язык
Норвежский язык

В этом разделе:


Свободное падение тел
Отражение света от поверхности
Прямолинейное и криволинейное движение
Напряжённость электрического поля и принцип суперпозиции
Опыт Милликена и Иоффе

Wiki-учебник:


Что такое Wiki-учебник?
Математика
Русский язык
Геометрия
Физика
Английский язык
Литература
География
Обществознание
История