Электрический колебательный контур. Свободные незатухающие электрические колебания в контуре. Вынужденные колебания в электрическом колебательном контуре. Резонанс

Колебательный контур — цепь, состоящая из включенных последовательно катушки индуктивностью L, конденсатора емкостью С предназначенная возбуждения электромагнитных колебаний, при которых электрические величины (заряды, напряжения, токи, электрические и магнитные поля) изменяются периодически по гармоническому закону.

Электрические колебания в колебательном контуре можно сопоставить с механическими колебаниями маятника (рис. внизу), сопровождающимися взаимными превращениями потенциальной и кинетической энергий маятника.

Если бы потерь энергии не было, то в контуре совершались бы периодические незатухающие колебания (собственные колебания) с периодом T_о, т. е. периодически изменялись (колебались) бы заряд q на обкладках конденсатора, напряжение U_C на конденсаторе и сила тока I, текущего через катушку индуктивности. Причем в течение первой половины периода ток идет в одном направлении, в течение второй половины—в противоположном. Колебания сопровождаются превращениями энергий электрического и магнитного полей.

Циклическая частота свободных незатухающих (собственных) колебаний равна

Пеориод свободных незатухающих (собственных) колебаний равен

Из-за того что в контуре присутствует также сопротивление R, на котором энергия тока превращается в тепловую, колебания становятся затухающими.

Незатухающие колебания в контуре можно организовать, используя вынужденные колебания, т.е. колебания под действием внешнего периодического источника ЭДС. Явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний A (тока, заряда, напряжения) при совпадении частоты внешнего периодического источника w с частотой собственных колебаний w_о называется резонансом.