^ Электромагнитные колебания - это колебания электрических и магнитных полей, которые сопровождаются периодическим изменением электрического заряда, силы тока и напряжения.
Простейшей системой, где могут возникнуть и существовать электромагнитные колебания, является колебательный контур.
^ Колебательный контур - это система, состоящая из катушки индуктивности и конденсатора (рис. 1, а). Если конденсатор зарядить и замкнуть на катушку, то по катушке потечет ток (рис. 1, б). Когда конденсатор разрядится, ток в цепи не прекратится из-за самоиндукции в катушке. Индукционный ток, в соответствии с правилом Ленца, будет течь в ту же сторону и перезарядит конденсатор (рис. 1, в). Ток в данном направлении прекратится, и процесс повторится в обратном направлении (рис. 1, г). Таким образом, в колебательном контуре будут происходить электромагнитные колебания из-за превращения энергии электрического поля конденсатора () в энергию магнитного поля катушки с током (), и наоборот.
Период электромагнитных колебаний в идеальном колебательном контуре (т. е. в таком контуре, где нет потерь энергии) зависит от индуктивности катушки и емкости конденсатора и находится по формуле Томсона . Частота с периодом связана обратно пропорциональной зависимостью .
В реальном колебательном контуре свободные электромагнитные колебания будут затухающими из-за потерь энергии на нагревание проводов. Для практического применения важно получить незатухающие электромагнитные колебания, а для этого необходимо колебательный контур пополнять электроэнергией, чтобы скомпенсировать потери энергии. Для получения незатухающих электромагнитных колебаний применяют генератор незатухающих колебаний.
|
|
Генератор незатухающих колебаний является примером автоколебательной системы.
Согласно закону электромагнитной индукции, в нем возникает ЭДС с частотой 50 Гц, изменяющаяся по гармоническому закону .
Под действием ЭДС и идет переменный ток с частотой 50 Гц во всех лампочках, холодильниках и стиральных машинах в квартирах.
Переменный ток – это вынужденные электромагнитные колебания.
^ Автоколебательные системы – это системы, в которых генерируются незатухающие колебания за счет поступления энергии от источника внутри такой системы.
Пример автоколебательной системы – генератор на транзисторе. Автоколебания возбуждаются в колебательном контуре генератора на транзисторе за счет энергии источника постоянного напряжения. В генераторе используется транзистор, т.е. полупроводниковое устройство, состоящее из эмиттера, базы и коллектора. Колебания тока в контуре вызывают колебания напряжения между эмиттером и базой, которые управляют силой тока в цепи колебательного контура (обратная связь).
^ 2. Задача на применение закона Джоуля- Ленца.