Онлайн


Частота свободных электромагнитных колебаний


ownFrequencyЧастота 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. 

 

Подробнее

 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

14 03

Когда конденсатор разрядится (заряд q станет равным 0), магнитное поле катушки начнёт уменьшаться и будет создавать индукционный ток, который будет заряжать конденсатор.
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. 

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

2.11

 Колебательный контур

2.12

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 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 )

 угловая частота            

  ew2 

   угловая частота   

           ew22

частота колебаний       

   ew23 

частота колебаний          

  ew4


Используя известную формулу

2.2

для угловой частоты колебаний математического маятника,

2.3 записываем угловую частоту свободных колебаний в колебательном контуре период колебаний равен2.4

Эту формулу для периода колебаний в колебательном контуре называют формулой Томсона.