44. Собственные колебания контура. Затухающие колебания. Контур Томпсона.

Простой колебательный контур состоит из последовательно соединённых R,L,C. Если пренебречь сопротивлением R, получим контур незатухающих колебаний (идеальный контур) в котором существуют свободные колебания –

колебания без воздействия на них какой-либо внешней периодической электродвижущей силы. Электрические колебания, происходящие под действием процессов в самом колебательном контуре называются собственными колебаниями.

Период незатухающих собственных колебаний выражается формулой Томпсона: , где - волновое сопротивление.

В большинстве контуры не идеальны, то есть имеют R. Такие контуры имеют затухание колебаний за счёт тепловых потерь на нагрузке по закону Джоуля - Ленца (Q=I²Rt ).

Пусть нам даны две последовательные амплитуды гармонического затухающего колебания: , следующее колебание совершится через период T, следовательно = . Поделив эти равенства получим , что , значит , где δ- логарифмический декремент затухания, β-коэффициент затухания.

**********************

45. Вынужденные колебания. Понятие о переменном токе.

В реальных колебательных контурах R не равно нулю. Тогда происходит потеря энергии на нагрузке в виде теплоотдачи (закон Джоуля – Ленца). Следовательно происходит затухание колебаний. Для восстановления колебаний и получения контура незатухающих колебаний необходимо подводить энергию которая бы восстанавливала потери энергии от нагрузки. Для этого можно подключить источник тока с периодически меняющимся например синусоидальным ЭДС. То есть источник ЭДС будет создавать вынужденные колебания для поддержания незатухающего колебательного контура.

При вынужденных колебаниях и приложения к контуру переменных электродвижущих сил возникает переменный ток, который изменяется по аналогичному закону , где I₀-амплитудное значение тока, α-сдвиг по фазе между силой тока и ЭДС.

******************

46. Реактивное сопротивление в цепи переменного тока. Полное сопротивление цепи переменного тока.

, где величина называется полным сопротивлением электрической цепи или импедансом. Это сопротивление состоит из активного сопротивления R и реактивного сопротивления -

Если взять контур содержащий в качестве нагрузки только конденсатор, то напряжение в контуре будет равно: . По закону Ома получим, что . Если взять контур содержащий в качестве нагрузки только катушку индуктивности, то напряжение в контуре будет равно: . По закону Ома получим, что . Получается, что чисто индуктивное сопротивление сдвигает фазу на угол (-π/2), а чисто емкостное сопротивление приводит к опережению по фазе на (π/2). Сдвиг по фазе между силой тока и ЭДС равно:

**********************

47. Токи смещения. Опыт Эйндховена.

Закон полного тока в форме: утверждает, что магнитное поле создаётся упорядоченно движущимися электрическими зарядами – токами проводимости и конвекционными токами. - циркуляция вектора напряжённости по замкнутому контуру L, охватывающему токи. Согласно Максвеллу, источником возникновения вихревого магнитного поля является переменное электрическое поле, магнитное действие которого характеризуется током смещения.

Ток смещения через произвольную поверхность S: , где - поток вектора электрического смещения D, через поверхность S. Токи смещения обеспечивают замкнутость цепей любых непостоянных токов. Например, между обкладками конденсатора в процессе его зарядки или разрядки создаётся ток смещения, замыкающий цепь.