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 > Процессы в колебательном контуре: уравнения и примеры

Процессы в колебательном контуре

 

Рассмотрим следующий колебательный контур. Будем считать, что его сопротивление R настолько мало, что им можно пренебречь.

рисунок

Полная электромагнитная энергия колебательного контура в любой момент времени будет равняться сумме энергии конденсатора и энергии магнитного поля тока. Для её вычисления будет использоваться следующая формула:

W = L*i^2/2 + q^2/(2*C).

Полная электромагнитная энергия не будет меняться с течение времени, так как потерь энергии на сопротивлении нет. Хотя её составляющие будут меняться, но в сумме всегда будут давать одинаковое число. Это обеспечивается законом сохранения энергии.

Из этого можно получить уравнения описывающие свободные колебания в электрическом колебательном контуре. Уравнение будет иметь следующий вид:

q'’ = -(1/(L*C))*q.

Такое же уравнение, с точностью до обозначений, получается при описании механических колебаний. Учитывая аналогию между этими типами колебаний, мы можем записать формулу описывающую электромагнитные колебания.

Частота и период электромагнитных колебаний

Но сначала разберемся с частотой и периодом электромагнитных колебаний. Значение частоты собственных колебаний, можно опять же получить из аналогии с механическими колебаниями. Коэффициент k/m будет равняться квадрату частоты собственных колебаний.

Следовательно, в нашем случае квадрат частоты свободных колебаний будет равен 1/(L*C)

ω0 = 1/√(L*C).

Отсюда период свободных колебаний:

T = 2*pi/ω0 = 2*pi*√(L*C).

Данная формула получила название формулы Томпсона. Из нее следует, что период колебаний увеличивается при увеличении емкости конденсатора или индуктивности катушки. Эти выводы логичны, так как с увеличением емкости, время потраченное на заряд конденсатора увеличивается, а с увеличением индуктивности – сила тока в цепи будет возрастать медленнее, из-за самоиндукции.

Уравнение колебаний заряда конденсатора описывается следующей формулой:

q = qm*cos(ω0*t), где qm – амплитуда колебаний заряда конденсатора.

Сила тока в цепи колебательного контура, тоже будет совершать гармонические колебания:

I = q’= Im*cos(ω0*t+pi/2).

Здесь Im – амплитуда колебаний силы тока. Заметим, что между колебаниями заряда и силы тока существует разность ваз, равная pi/2.
На рисунке ниже представлены графики этих колебаний.

рисунок

Опять же по аналогии с механическими колебаниями, где колебания скорости тела опережают на pi/2 колебания координаты этого тела.
В реальных же условиях пренебречь сопротивлением колебательного контура нельзя, и поэтому колебания будут затухающими.

При очень большом сопротивлении R, колебания могут вообще не начаться. В таком случае энергия конденсатора выделиться в виде тепла на сопротивлении.

Нужна помощь в учебе?



Предыдущая тема: Аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями
Следующая тема:   Переменный электрический ток: формулы 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:


Электрический ток в газах
Сопротивление тока
Приложение закона равновесия рычага к блоку: золотое правило механики
Измерение атмосферного давления и Опыт Торичелли
Относительность движения

Wiki-учебник:


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