Вільні коливання в контурі без активного опору

Електричні коливання можуть виникати в ланцюгу, який містить індуктивність та ємність. Такий ланцюг називають коливальним контуром. На рис. 4.36 зображено послідовні стадії коливання в ідеальному контурі без активного опору.

Вільні коливання в контурі без активного опору

Щоб у контурі виникли електричні коливання, необхідно відімкнений від індуктивності конденсатор підключити для джерела електричної енергії, у результаті чого на обкладках конденсатора виникнуть різнойменні заряди (рис. 4.36, стадія 1) і між обкладками виникає електричне поле з енергією.

електричне поле з енергією

Якщо тепер відімкнути джерело струму й замкнути конденсатор на індуктивність, то конденсатор почне розряджатись і в контурі протікатиме струм. Енергія електричного поля конденсатора зменшуватиметься, але виникне зростаюча енергія магнітного поля, зумовлена струмом, що протікає через котушку.

 струмом, що протікає через котушку

Оскільки активний опір дорівнює нулю, то повна енергія, яка є сумою енергій магнітного та електричного полів, не витрачається на нагрівання й зберігатиметься сталою. Тому в мить, коли напруженість на конденсаторі, а відповідно й енергія електричного поля дорівнюють нулю, енергія магнітного поля й струм досягають найбільшого значення (стадія 2; починаючи з цієї миті струм протікає за рахунок ЕРС самоіндукції).

У подальшому струм зменшується й, коли заряди на обкладках досягнуть початкової величини qm, сила струму дорівнює нулю (стадія 3). Потім ті самі процеси протікають в оберненому порядку (стадії 4, 5), після чого система приходить у початковий стан (стадія 5), і весь цикл повторюється знову й знову. Коливання супроводжуються взаємним обертанням енергій електричного та магнітного полів.

Для періоду коливань отримаємо вираз.

Формула Томсона

Останню рівність називають формулою Томсона. Якщо в формулу підставить L у генрі, а C у фарадах, то період отримаємо в секундах.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *