МегаПредмет

ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение


Как определить диапазон голоса - ваш вокал


Игровые автоматы с быстрым выводом


Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими


Целительная привычка


Как самому избавиться от обидчивости


Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам


Тренинг уверенности в себе


Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"


Натюрморт и его изобразительные возможности


Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.


Как научиться брать на себя ответственность


Зачем нужны границы в отношениях с детьми?


Световозвращающие элементы на детской одежде


Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия


Как слышать голос Бога


Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)


Глава 3. Завет мужчины с женщиной


Оси и плоскости тела человека


Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.


Отёска стен и прирубка косяков Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.


Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Перетворення енергії у коливальному контурі. Виведення диференціального рівняння власних коливань. Формула Томсона





Електричний коливальний контур. Власні електромагнітні коливання.

Рисунок 17.1 Електричний коливальний контур
Електричний коливальний контур

Коливальним контуром називають електричний ланцюг, який складається з з’єднаних між собою конденсатора і котушки індуктивності. (Рисунок 17.1),

Для спрощення математичних викладок розглядатимемо ідеальний коливальний контур – це контур, у якому не відбувається втрат електромагнітної енергії під час здійснення електричних коливань. У ідеального коливального контуру електричний опір відсутній (R=0).

Власні електромагнітні коливання (явище)

1. Знайомство з явищем.

Рисунок 17.2 До пояснення виникнення електричних коливань.
Якщо конденсатор коливального (Рисунок 17.2), контуру зарядити і від’єднати від джерела електричного струму за допомогою перемикача (перемкнути з положення 1 у положення 2) то у контурі виникнуть електричні коливання, які можна спостерігати за допомогою осцилографа.

2. Визначення. Періодичну зміну значень заряду, сили струму і напруги називають електричними коливаннями.

Періодичну зміну електричних і магнітних полів називають електромагнітними коливаннями.

Рисунок 17.3 Графіки електричних коливань утворених шляхом зарядки конденсатора
3. Умови виникнення явища. Коливання виникають при умові: а) наявність коливального контуру; б) у початковий момент потрібно надати енергію до коливального контуру, це можна зробити двома способами або на початку зарядити конденсатор коливального контуру, або за допомогою змінного магнітного поля створити ЕРС індукції у котушці коливального контуру.

4. Математичний опис. Диференціальне рівняння власних електромагнітних коливань, що виникають у контурі має вигляд , де

розв’язок, якого можна описати графічно і аналітично. Причому вид графіків і рівнянь залежить від способу збудження коливань. При збудженні коливань зарядкою конденсатора графіки мають наступний вигляд (Рисунок 17.3), а рівняння коливань такі: q = Q0cosωt; u = U0cosωt; i = -I0sinωt.

У разі збудження коливань створенням ЕРС індукції в котушці коливального контуру графіки мають вигляд (Рисунок 17.4), а рівняння коливань такі: q = Q0sinωt; u = U0sinωt; i = I0cosωt.

Де q – миттєве значення заряду; u – миттєве значення напруги; i– миттєве значення сили струму; Q0 – амплітудне значення заряду U0 - амплітудне значення напруги; I0 – амплітудне значення сили струму; w - циклічна частота.

Рисунок 17.4 Графіки електричних коливань утворених шляхом індукування ЕРС в котушці коливального контуру
* Миттєві значення фізичних величин (сили струму, напруги, заряду) – це їхні значення в даний момент часу, тобто це змінні з часом величини.

* Амплітудні значення фізичних величин (сили струму, напруги, заряду) – це їхні максимальні значення.

Амплітудні значення фізичних величин незатухаючих електромагнітних коливань не залежать від часу.

5. Пояснення явища на основі закону збереження енергії.

Перетворення енергії у коливальному контурі. Виведення диференціального рівняння власних коливань. Формула Томсона

Рисунок 17.5 Перетворення енергії у коливальному контурі.
Перетворення енергії у коливальному контурі

Роздивимося рисунок 17.5.

Рисунок 17.5, 1) в момент часу t = 0 заряджають конденсатор – в середині конденсатора утворюється електричне поле з енергією WCmax.



Рисунок 17.5, 2) протягом часу від 0 до Т/8 конденсатор розряджається через котушку. У котушці з’являється електричний струм, який створює магнітне поле в котушці. Сила струму в котушці не наростає миттєво, так як йому протидіє ЕРС самоіндукції.

Таким чином енергія електричного поля конденсатора WC поступовопереходить в енергію магнітного поля котушки WL.

Рисунок 17.5, 3) у момент часу t = Т/4 конденсатор повністю розряджається. Напруга на ньому відсутня. Але внаслідок явища самоіндукції, через котушку тече максимальний струм І0. Тобто вся енергія електричного поля конденсатора WCmax перетворилася в енергію магнітного поля котушки WLmax. Далі сила струму в котушці починає зменшуватися але його миттєвому зменшенню знову таки протидіє ЕРС самоіндукції. Тобто тепер котушка відіграє роль джерела електричного струму, що заряджає конденсатор до початкового заряду; при цьому знак заряду на пластинах конденсатора стає протилежним попередньому.

Рисунок 17.5, 4) у момент часу t = Т/2 вся енергія магнітного поля котушки перетворилася на енергію електричного поля конденсатора.

Далі процес повторюється.

Таким чином, для електромагнітних коливань виконується закон збереження енергії. WCmax = WL + WC = WLmax;

.





©2015 www.megapredmet.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.