Главная  Электронные лампы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [ 90 ] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

в эют момент конденсатор по.чностью разрядится и напряжение на нем упадет до нуля. Далее ток в контуре начнет уменьшаться, что приведет к уменьшению энергии магнитного поля катушки. При эюм по закону Ленца в катушке возникает э. д. с. самоиндукции, которая поддерживает умеиьшаюшийся ток.

Этот ток вновь зарядит конденсатор, но полярность напряжения иа обкладках окажется противоположной по сравнению с предыдущим случаем. В процессе перезарядки конденсатора происходит переход энергии магнитного поля катушкн в энергию электрического поля конденсатора. В тот юмeнт, когда ток упадет до нуля, напряжение на конденсаторе достигнет первоначальной величины. После этого

J- С


Рис, 15.1. Колебательный контур.

Рнс. 15.2; Графики напряжения и тока в контуре.

конденсатор начнет разряжаться в противоположном направлении и процесс обмена энергией между конденсатором и катушкой будет повторяться.

Характер изменений напряжения на конденсаторе и тока в контуре иллюстрирует рис. 15.2.

Описаиньтй выше процесс разряда конденсатора и возрастания тока разряда показан иа отрезке О - г1. В момент t- напряжение V на конденсаторе равно нулю, а ток / достигает максимального значения /„,. С моме[{та t- ток в контуре уменьшается, но его направление остается неизменным. Конденсатор начинает заряжаться, на его обкладках возникает напряжение с противоположной полярностью (кривая па-пряжения на графике идет ниже оси абсцисс). В момент 4 ток / дос"и-гает нуля, а напряжение на конденсаторе- максимального значения и~. Вся энергия магнитного поля катушки переходит в энергию электрического поля конденсатора. Начиная с момента происходит разряд конденсатора, а ток /, проходящий в противоположном направлении, увеличивается. В момент 1 конденсатор полностью разрядится, а ток достигнет максимального значения. На участке - происходит заряд конденсатора и соответственно уменьшение тока. В момент

восстанавливается исходное состояние и эти?,1 завершается полный цикл колебаний. Далее процесс повторяется.

Таким образом, в контуре происходит периодический колебательный процесс перехода энергии электрического ноля конденсатора в



энергию магнитного поля катушки и наоборот. Такой процесс называют процессом электромагнитных колебаний.

Колебания, происходяш,ие в контуре при отсутствии в нем источника переменной э. д. с, называют свободными колебаниями.

Частоту свободнь[Х колебаний определяют величины L и С контура. В самом деле, если пренебречь потерями энергии в контуре, т. е. считать контур идеальным, то в процессе колебаний энергия электрического поля полиостью переходит в энергию магнитного поля и наоборот. Поэтому можно принять

-7. (15.3)

Для колебательного контура справедливы законы и положения теоргш переменного тока. Так, зависимость между амплитудой тока /,„ и ампл[1тудой напряжения на конденсаторе выражается соотношением

/. = ~ = ЛС, (15.4)

0)пс

где (Од - угловая частота тока в контуре.

Подставив это выражение в равенство (15.3), получим

откуда угловая частота

сй, = --1 (15.5)

Но «о = 2nffj. Следовательно,

где /о - частота свободных (собственных) колебаний контура, Гц; L - индуктивность катушки, Г; С - емкость конденсатора, Ф.

Таким образом, чем больше емкость и индуктивность контура, тем ниже частота его собственных колебаний.

Период свободных колебаний контура определяют по формуле

Го = = 2я ]/LC. (15.7)

Из равенства (15.3) молшо найти амплитудное значение тока в контуре

где р = -- = / - волновое, илн харатеристическое, сопротивление контура.



Нетрудно убедиться, что но своему физическому смыслу вол1[овое сопротивление контура р является индуктивным сопротивлением катушки или емкостным сопротивлением ко}£денсатора для тока свободных колебании fp - WqL = -~\ V w„c j

Процесс свободных колебаний в контуре мог бы продолжаться бесконечно долго, если бы контур состоял только нз емкости и индуктивности. Практически в любом реальном контуре колебания достаточно быстро затухают, так как при каждом переходе энергии из конденсатора в катушку и наоборот часть ее расходуется на активном сопротивлении проводштков, вдиэлектрике конденсатора, а также в результате рассеивания электромаг-ш-1ТИ0Й энергии в окру-жающее пространство.

Графически затухаю-{цие колебания в контуре иллюстрируются рис. 15.3. В зaвиcиюc-ти от соотношения параметров контура L, С и активного сопротивления потерь R колеба1И1я могут затухать с разной скоросгью. Чем больше R, тем быстрее затухают колебания. Можно представить себе такую электрическую цепь, в которой R имеет настолько большую величину, что энергия в цепи расходуется быстрее, чем измен]1тся направление тока в цепи. Такая цепь колебательных свойств ие имеет и ее называют апериодической.

Для оценки скорости затухания колебания используют специальный параметр называемый декрементом затухания. Он показывает, какую часть энергии теряет контур за один полупериод колебаний. Вследствие того, что потери энергии в контуре за полупериод составляют


Рис. 15.3. Затухающие колебания в контуре.

а запасенная в контуре энергия

За-мспив Tq - , получим

(15.8)



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [ 90 ] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

0.001