Колебательный контур

Образовательный портал "Мой университет" - www.moi-universitet.ru Факультет "Реформа образования" - www.edu-reforma.ru

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.

Простейший колебательный контур.

Периодические или почти периодические изменения заряда, силы тока и напряжения называются электромагнитными колебаниями.

Из вывода Максвелла следует, что в природе существует единое электромагнитное поле.

В реальных колебательных контурах всегда есть активное сопротивление, которое обусловливает затухание колебаний.

СВОБОДНЫЕ КОЛЕБАНИЯ -

колебания в системе, которые возникают после выведения её из положения равновесия.

Система выводится из равновесия при сообщении конденсатору заряда

ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ -

колебания в цепи под действием внешней периодической электродвижущей силы.

Преобразование энергии в колебательном контуре

0

ЗАРЯДКА

КОНДЕНСАТОРА

Преобразование энергии в колебательном контуре

1

конденсатор получил электрическую энергию

I

I

+

-

-

+

-

+

-

+

W эл = C U 2 / 2

Преобразование энергии в колебательном контуре

2

конденсатор разряжается, в цепи появляется электрический ток. При появлении тока возникает переменное магнитное поле.

W = С u 2 / 2 + Li 2 / 2

Преобразование энергии в колебательном контуре

3

По мере разрядки конденсатора энергия электрического поля уменьшается, но возрастает энергия магнитного поля тока

W м = L I 2 / 2

Преобразование энергии в колебательном контуре

4

Полная энергия электромагнитного поля контура равна сумме энергий магнитного и электрического полей.

I

I

-

W = L i 2 / 2 + C u 2 / 2

Преобразование энергии в колебательном контуре

5

I

I

Конденсатор перезарядился

+

-

-

+

-

-

+

-

+

W эл = C U 2 / 2

Преобразование энергии в колебательном контуре

6

Электрическая энергия конденсатора преобразуется в магнитную энергию катушки с током.

I

I

-

+

-

+

+

+

-

+

W = L i 2 / 2 + C u 2 / 2

Преобразование энергии в колебательном контуре

7

Конденсатор разрядился. Электрическая энергия конденсатора равна нулю, а магнитная энергия катушки с током максимальная.

W м = L I 2 / 2

Преобразование энергии в колебательном контуре

8

Полная энергия электромагнитного поля контура равна сумме энергий магнитного и электрического полей.

I

I

+

-

-

+

+

+

-

W = L i 2 / 2 + C u 2 / 2

Преобразование энергии в колебательном контуре

9

Конденсатор зарядился заново. Начинается новый цикл.

I

I

-

+

+

+

-

-

+

-

+

+

-

-

W = C U 2 / 2

-

-

-

-

+

+

+

+

-

-

-

-

+

+

+

+

W эл W м W эл

Преобразование энергии в колебательном контуре

CU 2 /2 =Cu 2 /2 + Li 2 /2 = LI 2 /2