Превращение энергии в колебательном контуре

Электромагнитные колебания возникают в такой цепи, в которой энергия электрического поля могла бы превращаться в энергию магнитного поля и обратно. Такую цепь называют колебательным контуром.

Свободные электромагнитные колебания в контуре.Гармонические колебания. Амплитуда, период, частота и фаза колебаний. Собственная частота колебаний в контуре

Электромагнитные колебания и волны

Поскольку магнитное поле накапливается в соленоиде, а электрическое поле – в конденсаторе, то простейший колебательный контур состоит из соленоида с индуктивностью L и конденсатора с емкостью C (рисунок 37).

Зарядим конденсатор С и замкнем цепь (рисунок 32 А). Когда в контуре появится ток, в катушке возникнет ЭДС самоиндукции, которая будет тормозить нарастание тока, но прекратить его не сможет. Ток нарастает до тех пор, пока конденсатор полностью не разрядится (рисунок 37 Б). В этот момент ток будет максимальным (I_m), а энергия контура превращается в энергию магнитного поля катушки L.

Далее ток в катушке начнет ослабевать и в ней появиться ЭДС самоиндукции, поддерживающая прежнее направление тока. Вследствие этого происходит перезарядка конденсатора , т.е. превращение магнитной энергии в электрическую энергию (рисунок 37 В).

Когда магнитное поле в катушке исчезнет, конденсатор снова начнет разряжаться и в контуре возникает ток обратного направления. Ток увеличивается до тех пор, пока вся энергия снова не перейдет в магнитную энергию (рисунок 37 Г). И так далее.

Графики тока, протекающего в контуре, и напряжения на конденсаторе показывают, что колебания напряжения и тока в контуре происходят в противофазе.

При отсутствии в контуре активного сопротивления максимальная магнитная энергия равна максимальной электрической энергии . В произвольный момент времени:

, где

и - мгновенные значения тока и напряжения.

Дата добавления: 2015-07-02