Урок 64. Гармонічні електромагнітні коливання. Частота власних коливань контуру. Резонанс

Рівняння гармонічних коливань у контурі.

Рівняння коливань заряду конденсатора:

𝑞 = 𝑞𝑚𝑎𝑥(𝑤𝑡 + 𝜑)

де 𝑞𝑚𝑎𝑥 - амплітуда коливань заряду конденсатора з циклічною частотою:

𝑤 =1/√𝐿𝐶

Оскільки, коливання заряду і напруги однакові за фазою, то рівняння коливань напруги має вигляд:

𝑈 = 𝑈𝑚𝑎𝑥(𝑤𝑡 + 𝜑)

Коливання сили струму в котушці випереджають коливання заряду на обкладках конденсатора за фазою на 𝜋/2.

𝐼 = 𝐼𝑚𝑎𝑥(𝑤𝑡 + 𝜑 +𝜋/2)

Генератор незатухаючих коливань. Автоколивання.

Реальний коливальний контур завжди чинить певний опір електричному струмові. Чим більший опір контуру, тим швидше відбувається затухання. Якщо опір контуру дуже великий, коливання можуть і не виникнути - конденсатор розрядиться, а перезарядження його не відбудеться.

З метою технічного використання електромагнітних коливань необхідно, щоб коливання існували тривалий час, тобто потрібно зробити їх незатухаючими. Для цього енергію, яку втрачає контур, слід увесь час поповнювати від побічного джерела. Джерело змінної ЕРС, яке підтримує незатухаючі електромагнітні коливання в реальному контурі, називають генератором електромагнітних коливань.

Особливо важливі і широко вживані так звані електромагнітні автоколивання - незатухаючі коливання, які підтримуються в коливальній системі не за рахунок періодичного зовнішнього впливу, а в результаті здатності коливальної системи самій регулювати надходження енергії від постійного зовнішнього джерела. Такі системи називають автоколивальними.

Добре відомим прикладом механічної автоколивальної системи є звичайний годинник з маятником.

Резонансом в електричному коливальному контурі називається явище різкого зростання амплітуди вимушених коливань сили струму, коли частота зовнішньої змінної напруги збігається з власною частотою коливального контуру.

Системи, в яких генеруються незатухаючі коливання внаслідок надходження енергії від джерела самої системи, називаються автоколивальними.

Коливання, які виникають у системі без впливу на неї зовнішніх періодичних сил, називаються автоколиваннями.

Генератор на транзисторі - приклад автоколивальної системи.

Його складовими є:

Коливальний контур (конденсатор і котушка індуктивності);

Джерело енергії (джерело постійного струму);

Транзистор;

Котушка зв'язку.

✔️📝Переписати теоретичні відомості та прикріплені формули для знаходження власної частоти коливань контуру і загальний вигляд гармонічних електромагнітних коливань