Свободные электромагнитные колебания

1.

СВОБОДНЫЕ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ
КОЛЕБАНИЯ

2.

Электрические колебания - периодические изменения заряда,
силы тока, напряжения в электрической цепи.
Свободные электромагнитные колебания создаются в
колебательном контуре, он состоит из катушки и конденсаторе.
Этот метод предложил Леонид Исаакович Мандельштам.
Идеальный колебательный контур электрическая цепь, состоящая из
конденсатора и катушки индуктивности, при
активном сопротивлении контура
R = 0. ( если R - 0 , то колебания затухающие).

3.

При зарядке конденсатора через катушку
индуктивности в колебательном контуре возникают
электрические колебания.
В процессе этих колебаний происходит периодическое
превращение энергии электрического поля в энергию
магнитного поля и наоборот.
Wэ→Wм→ Wэ→Wм…

4.

Максимальные значения энергий:
W м
L I 2мак
2
2
C
U мак
Wэ
2
I мак и Uмак - максимальные значения электрического
напряжения и тока, их амплитуды.
По закону сохранения энергии полная энергия W
идеального контура постоянна:
2
2
C
L
i
u
мак
мак
W W м W Э"
2
2
Где i и u –мгновенные значения напряжения на
конденсаторе и силы тока в цепи.

5.

q=q max cos t - колебания эл. заряда на
конденсаторе
c = q/u
u = q/c
u = umax cos t
L - индуктивность, q - заряд, C - электроемкость,
I - сила тока.

6.

• Формула Томсона:
Т 2 LC
• Амплитуда свободных электромагнитных
колебаний:
2W
Uм C
2W
Iм L

7.

Получение электромагнитной волны. Свойства
электромагнитной волны.
Основываясь на электромагнитной теории Максвелла немецкий
физик Генрих Герц в 1887г. впервые экспериментально получил
электромагнитную волну.
Для создания э/м волны необходимо ускоренное
движение частицы, но Герц использовал колебательный контур.

8.

Получение электромагнитной волны. Свойства
электромагнитной волны.
Основываясь на электромагнитной теории Максвелла немецкий
физик Генрих Герц в 1887г. впервые экспериментально получил
электромагнитную волну.
Для создания э/м волны необходимо ускоренное
движение частицы, но Герц использовал колебательный контур.
Закрытый колебательный контур излучает плохо, так как э/м поле сосредоточено внутри.
Открытый колебательный контур - э/м волна распространяется
в пространстве перпендикулярно оси контура.

9.

В России одним из первых занялся изучением
электромагнитных волн Александр Степанович Попов.

10.

Процесс распространения переменных электрического и магнитного
полей называется электромагнитной волной.
Электромагнитная волна - поперечна, поляризована,
порождается заряженной частицей, движущейся с ускорением.
С=3 108 м/с - скорость э/м волны.
Электромагнитные волны поглощаются, отражаются, преломляются.
В

11.

Принципы радиосвязи:
Переменный электрический ток высокой частоты, созданный в
передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве
быстро меняющееся электромагнитное поле, которое
распространяется в виде электромагнитной волны.

12.

Модуляция –
наложение низкочастотных
колебаний на
высокочастотные, в
результате изменяется
амплитуда (амплитудная) или
частота (частотная).
Осуществляется на
передающей станции.

13.

Принимающая антенна (1) – улавливает
модулированные электромагнитные волны.

14.

Резонансный колебательный контур (2) – состоит из
конденсатора и катушки. Меняя емкость
конденсатора и индуктивность катушки, меняем
собственную частоту колебательного контура,
добиваемся резонанса.
Детектирование (3) - выделение из модулированных
колебаний высокой частоты колебаний низкой
частоты. Осуществляется на приемной станции.
Детектирование осуществляется устройством,
содержащим элементы с односторонней
проводимостью - детектор (вакуумный диод или
полупроводниковый диод). (рис г,д,е).
Фильтр (4) – система конденсаторов, для
сглаживания пульсаций после детектора.
Конденсатор медленно разряжается через резистор (5)
Электродинамический громкоговоритель (6)

15.

д)Э/М сигнал высокой
частоты
г) Э/М сигнал низкой
частоты
е) сигнал после фильтра
а) сигнал после детектора
б)сигнал после фильтра.

16.

При передаче по радио речи, музыки и других
звуковых сигналов применяются различные
виды модуляции гармонических колебаний
высокой частоты.