Принципы генерирования ЭМ колебаний

Генерирование электромагнитных колебания

Генерированием называется процесс преобразования энергии постоянного тока в энергию ЭМ колебаний. Устройства, осуществляющие данное преобразование – генераторы.

Для получения синусоидальных колебаний используется колебательный контур. Подключим к контуру в некоторый момент времени t ₀ очень кратковременно с помощью ключа К (рис.3.1) источник постоянного тока.

При кратковременном включении ток в цепи катушки не успеет нарасти до заметной величины тока. Конденсатор успеет же зарядится до некоторого значения U₀. При отключении источника конденсатор начнет разряжаться через катушку и в контуре возникнут затухающие колебания.

Напряжение на конденсаторе будет уменьшаться по закону

, (3.1)

частота собственных колебаний идеального контура

Рис. 3.1. Пополнение энергии контура источником постоянного напряжения, а) источник пополняет энергию контура, б) подключение источника уменьшает энергию контура

Потери энергии в контуре приводят к уменьшению не только амплитуды колебаний, но и частоты. Качество колебательного контура оценивают его добротностью

, (3.2)

где r – характеристическое сопротивление контура

R – сопротивление потерь.

Величина Q определяет число колебаний, которое совершает колебательный контур после однократной зарядки его конденсатора, прежде чем амплитуда его колебаний уменьшится в e раз.

Для получения незатухающих колебаний необходимо периодически пополнять запас энергии в контуре, для чего нужно подключать к нему источник постоянного напряжения в ту часть периода колебаний, когда на пластине конденсатора, соединенной с отрицательным полюсом источника, будут накапливаться электроны. Тогда источник будет пополнять заряд на пластинах, т.е. запас энергии в конденсаторе. Если же замкнуть ключ в ту половину периода, когда на данной пластине скапливаются положительные заряды, то источник будет нейтрализовывать их и разряжать конденсатор.

В первом случае электроны, ускоренные полем постоянного источника, приходили к контуру испытывая противодействие одноименных зарядов его конденсаторов, а во втором случае они двигались в ускоряющем электромагнитном поле контура.

Можно сформулировать общий физический принцип обмена энергией между колебательной системой и электронным потоком, на котором основано действие большинства генераторных приборов.

Дата добавления: 2015-05-09