Частота свободных электромагнитных колебаний
Частота свободных электромагнитных колебаний в контуре зависит от входящих в него электроемкости и индуктивности. Модель наглядно демонстрирует эту зависимость. Показаны соответствующие графики. Электроемкость и индуктивность можно изменять.
Колебательный контур (идеальный) состоит из параллельно соединенных индуктивности L и ёмкости C. Если заряженный конденсатор (заряд на пластинах q) соединить параллельно с колебательным контуром, то в цепи появится ток i, который создаст магнитное поле вокруг катушки L. Ток i в колебательном контуре связан с изменением заряда q на пластинах конденсатора Когда конденсатор разрядится (заряд q станет равным 0), магнитное поле катушки начнёт уменьшаться и будет создавать индукционный ток, который будет заряжать конденсатор. Эта аналогия между физическими величинами механическим маятником и колебательным контуром объясняется тем, что их уравнения движения совпадают с точностью до обозначений. Соотношения между физическими величинами объясняется в таблице. Механический маятник Колебательный контур угловая частота угловая частота частота колебаний частота колебаний для угловой частоты колебаний математического маятника, Эту формулу для периода колебаний в колебательном контуре называют формулой Томсона.
Когда магнитное поле станет нулевым, конденсатор будет заряжен (заряд -q) и начнет разряжаться через катушку. Этот процесс будет продолжаться. Он напоминает колебания математического маятника, в котором кинетическая и потенциальная энергия периодически переходят друг в друга.
отклонение x
заряд q
скорость v=Δx/Δ t
сила тока i= Δq/Δ t
потенциальная энергия mgx²/2l
энергия электрического поля в конденсаторе q²/2C
кинетическая энергия m v²/2
энергия магнитного поля катушки Li²/2
ускорение a=Δ v/Δ t
скорость изменения тока Δ i/Δt
уравнение a = - gx/l или Δv/Δt= -g x/l
E=U или Δi/Δt =-q/L C
отношение g/l
величина 1/LC
амплитуда колебаний x0
амплитуда колебаний q0
решение x(t)=x0 sin(ω t + φ )
решение q(t)=q0 sin(ω t + φ )
Используя известную формулу записываем угловую частоту свободных колебаний в колебательном контуре период колебаний равен