Превращение энергии в колебательном контуре. Частота собственных колебаний в контуре. Электрический резонанс. Автоколебания.
1. Для получения электромагнитных колебаний нужно иметь цепь, в которой энергия электрического поля превращалась в энергию магнитного поля и обратно. Такая цепь состоит из конденсатора и катушки и называется колебательным контуром.
Зарядим конденсатор и соединим его с катушкой.
Конденсатор начинает разряжаться. В этот момент в
конденсаторе существует электрическое поле, магнитного еще нет в катушке.
Энергия выражается формулой: Wэл= 
Когда заряды устремляются в катушку, то в ней создается ЭДС самоиндукции, которая тормозит нарастание тока, ток нарастает до тех пор, пока конденсатор полностью не разрядится, вся энергия
превращается в энергию магнитного поля катушки:
Wм= 
Магнитное поле катушки ослабевает и в ней наводится ЭДС самоиндукции, поддерживающая ток, происходит перезарядка конденсатора, т.е. магнитная энергия превращается в электрическую. Когда магнитное поле катушки исчезнет, то конденсатор опять начинает разряжаться W=
Заряды устремляются в катушку до тех пор, пока вся электрическая энергия не перейдет в магнитную
W=
Затем конденсатор перезаряжается и процесс повторяется снова.
2. Период колебаний в контуре определяется условием:
ХL=Xc
|
|
|
L= 
2L= 
= 
и 
Т = 
= 2 
Т = 2 
- формула Томсона
Из этой формулы следует, что частота собственных колебаний в контуре будет определяться по формуле
ν = 
3. Колебания в контуре будут затухать, т.к. он будет обладать активным сопротивлением и энергия будет расходоваться на нагревание проводников.
Чтобы получить незатухающие колебания, можно в колебательный контур включить источник внешней ЭДС. Под действием этой ЭДС в контуре установятся вынужденные колебания с частотой .
Если изменять частоту внешнего источника , то амплитуда вынужденных колебаний будет меняться. Когда частота вынужденных колебаний приблизится к собственной частоте контура, наступает электрический резонанс, т.е. ХL и Хс компенсируют друг друга и ток в контуре резко возрастает. Собственную частоту: 
часто называют резонансной частотой.
4. Незатухающие колебания в цепи поддерживаются внешним напряжением, но есть и другие способы поддержания в цепи незатухающих колебаний. Например, колебания могут поддерживаться не внешними силами, если в системе есть источник энергии, и система сама регулирует поступление этой энергии в колебательный контур.
Системы, в которых возникают незатухающие колебания за счет поступления энергии от источника внутри системы, называются автоколебательными. А колебания, существующие в системе без воздействия на нее внешних периодических сил, называются автоколебаниями.
|
|
|
Как же создать в контуре незатухающие колебания?
Мы знаем, что колебания возникают при разрядке конденсатора. При этом энергия теряется, и колебания затухают. Следовательно, чтобы они не затухали надо периодически пополнять потери энергии. Для этого надо периодически подключать контур к источнику тока. Но подключать надо тогда, когда присоединенная к положительному полюсу источника пластина конденсатора заряжена (+), а пластина подключенная к отрицательному полюсу заряжена (-). Если замкнуть ключ не в этот момент, то конденсатор будет не заряжаться, а разряжаться. Поэтому, чтобы поддерживать колебания, источник все время не может быть подключен. Надо обеспечить автоматическую работу ключа. В качестве такого ключа служит транзистор. А незатухающие колебания высокой частоты получают с помощью генератора на транзисторе.
Вследствие индуктивной связи катушек L и L1 в цепи сетки лампы появляются вынужденные колебания с той же частотой, что и в контуре. В такт с ними происходит изменение силы тока в анодной цепи. Т.к. импульсы тока происходят в такт с колебаниями в контуре, они автоматически поддерживают эти колебания за счет расхода энергии анодной батареи. С помощью этого генератора получают токи высокой частоты, которые широко используются (высокочастотные плавильные печи, в медицине,…).
|
|
|
Тема 16
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 288; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!