ЭМК Колебательный контур

1. Электромагнитные колебания. Колебательный контур

2. Электромагнитные колебания.

Электромагнитные колебания –
периодические изменения заряда, силы тока
и напряжения в электрической цепи.
Электромагнитные колебания являются
свободными, т.е. возникают при выведении
колебательной системы из положения
равновесия.
Простейшая система, в которой могут
происходить свободные электромагнитные
колебания – конденсатор и катушка,
соединенные последовательно
(колебательный контур).

3.

4.

L
– ИНДУКТИВНОСТЬ
КАТУШКИ
C
– ЭЛЕКТРОЁМКОСТЬ
КОНДЕНСАТОРА

5.

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР,
замкнутая электрическая цепь,
состоящая из конденсатора емкостью С
и катушки с индуктивностью L, в
которой могут возбуждаться
собственные колебания с частотой ,
обусловленные перекачкой энергии из
электрического поля конденсатора в
магнитное поле катушки и обратно.

6.

Обычно эти колебания происходят
с очень большой частотой,
значительно превышающей
частоту механических колебаний.
٧ = 50 Гц

7.

Поэтому для
их
наблюдения и
исследования
самым
подходящим
прибором
является
электронный
осциллограф

8.

ОСЦИЛЛОГРАФ
(от лат. oscillo — качаюсь и «граф»),
измерительный прибор для наблюдения
зависимости между двумя или несколькими
быстро меняющимися величинами
(электрическими или преобразованными в
электрические). Наиболее распространены
электронно-лучевые осциллографы, в
которых электрические сигналы,
пропорциональные изменению исследуемых
величин, поступают на отклоняющие
пластины осциллографической трубки; на
экране трубки наблюдают или
фотографируют графическое изображение
зависимости.

9.

Колебательная система выводится
из равновесия при сообщении
конденсатору заряда. При этом
конденсатор получает энергию Wэ.

10.

Затем замыкаем вторую часть цепи и
конденсатор начинает разряжаться. В цепи
появляется электрический ток, сила которого
увеличивается постепенно в связи с
явлением самоиндукции. ЭДС самоиндукции
всегда возникает при появлении тока в цепи
и препятствует его увеличению.

11.

По мере разрядки конденсатора
энергия электрического поля Wэ
уменьшается, так как уменьшается
заряд на обкладках конденсатора,
но одновременно возрастает
энергия магнитного поля тока Wм.
Полная энергия W
электромагнитного поля контура
равна сумме его энергий
магнитного Wм и электрического
Wэ полей.

12.

В момент, когда конденсатор полностью
разрядится, энергия электрического поля
станет равна нулю (так как заряд
конденсатора равен нулю). Энергия
магнитного поля станет максимальной (по
закону сохранения энергии).
В этот момент сила тока в цепи становится
максимальной. А раз в цепи есть ток, то
конденсатор начинает опять заряжаться.
Здесь же следует отметить, что сила тока в
цепи поддерживается ЭДС самоиндукции и
без источника тока.

13.

После зарядки конденсатор опять
начинает разряжаться и все происходит
сначала.
Если бы не было потерь энергии, то
колебания в колебательном контуре
были бы незатухающими.
В колебательном контуре энергия
электрического поля заряженного
конденсатора периодически
переходит в энергию магнитного поля
тока.

14. CU2/2 =Cu2/2 + Li2/2 = LI2/2

W эл
Wм
W эл
Преобразование энергии в
колебательном контуре
CU2/2 =Cu2/2 + Li2/2 = LI2/2

15. ЗАДАЧА

Колебательный
контур
состоит
из
конденсатора ёмкостью 10 мкФ и
катушки индуктивностью 100 мГн.
Найти
амплитуду
колебаний
напряжения, если амплитуда колебаний
силы тока 0,1 А.
1) 0,1 В
2) 100 В
РЕШЕНИЕ
3) 10 В

16. РЕШЕНИЕ

Дано:
С = 10 мкФ =10
Решение:
-5
L = 100 мГн =10
Ф
-1
Гн
C U 2/ 2 = L I 2/ 2
U
2
=I
I =0,1 А
U=I
Найти:
U=?
Ответ: U = 10 В
2
√
L/C
L/C
U = 0,1 А √ 10 -1 Гн/ 10 -5 A =
= 10 В

17. ЗАДАЧА

В
колебательном
контуре
ёмкость
конденсатора 3 мкФ, а максимальное
напряжение на нем 4 В. Найдите
максимальную энергию магнитного поля
катушки. Активное сопротивление принять
равным нулю.
1) 2,4 кДж
Дж
2) 2,4 *10
5
Дж
РЕШЕНИЕ
3) 2,4 * 10
-5

18. РЕШЕНИЕ

Решение:
Дано:
С = 3 мкФ = 3*10
-6
Ф
U=4В
W
м
=LI
/2
W
м
= W эл
2
W эл = C U
W
=
Найти:
W
м
= ?
Ответ: W м = 2,4 *10
м
Дж
/2
= 3 *10 -6ф ( 4В ) 2 / 2
= 24*10
Дж
–5
2
-6
Дж = 2,4* 10
-5