Просмотр содержимого документа
«Конспект по физике. Модуль 11. Электромагнитные колебания»
40 Электромагнитные колебания
Электромагнитные колебания– периодические или почти периодические изменения заряда, силы тока или напряжения.
Виды электромагнитных колебаний: свободные, вынужденные, незатухающие.
Колебательный контур – это система, состоящая из последовательно соединенных конденсатора емкости C, катушки индуктивности L и проводника с сопротивлением R.
Свободные электромагнитные колебания – это периодически повторяющиеся изменения электромагнитных величин (q – электрического заряда, I – силы тока, U –напряжения), происходящие без потребления энергии от внешних источников.
Свободные электромагнитные колебания возникают при 1)сообщении заряда конденсатору, или
2)намагничивании катушки.
Если нет сопротивления, то электрические колебания в колебательном контуре будут незатухающими
Полная энергия колебательного контура
Где i и q – сила тока и электрический заряд в любой момент времени.
т.к. полная энергия контура не изменяется.
- уравнение колебательного контура.
Аналогия механических и электромагнитных колебаний
Механические величины | Электромагнитные величины |
Скорость – это изменение координаты тела за 1 с. | Сила тока – это заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за 1 с. |
Координата х аналогична заряду q |
Скорость v аналогична силе тока I |
Масса препятствует изменению скорости тела | Индуктивность препятствует изменению силы тока |
Масса m аналогична индуктивности L |
Потенциальная энергия пружины аналогична энергии электрического поля |
Жесткость k аналогична величине обратной емкости |
Кинетическая энергия аналогична энергии магнитного поля |
Аналогия превращения энергии
Груз выводим из положения равновесия, влево -Груз не движется, скорость и кинетическая энергия равны нулю. -Потенциальная энергия максимальна. | Заряжаем конденсатор -Магнитная энергия катушки равна нулю -Конденсатор приобретает электрическую энергию, в начальный момент времени она максимальна |
Груз движется к положению равновесия -Потенциальная энергия превращается в кинетическую. | Конденсатор разряжается -Электрическая энергия конденсатора превращается в магнитную энергию катушки |
В положении равновесия -Потенциальная энергия минимальна. Кинетическая - максимальна | Конденсатор разрядился -Электрическая энергия конденсатора минимальна. Магнитная энергия катушки максимальна. |
Груз отклоняется вправо -Кинетическая энергия превращается в потенциальную. | Катушка размагничивается -Магнитная энергия катушки превращается в электрическую энергию конденсатора. |
Промежуток времени, через который значения колеблющихся величин периодически повторяются, называется периодом колебания:
Число колебаний в единицу времени называется частотой колебаний:
- формула Томсона
Уравнения электромагнитных колебаний