Онлайн


Затухающие электромагнитные колебания


fadingМодель наглядно демонстрирует затухающие колебания. Приведен график зависимости напряжения на конденсаторе от времени. Потери энергии в контуре можно изменять.

 

Подробнее

В колебательном контуре, состоящим из индуктивности L и конденсатора Cмогут происходить свободные электромагнитные колебания с угловой частотой

 ew22
Внешние воздействия на контур, сообщающие ему энергию, могут возбуждать в нем электромагнитные колебания, которые называют вынужденными. В простейшем случае к контуру подсоединяется источник гармонических колебаний с частотой ωЧастоту ω называют частотой вынуждающих колебаний.

Резонанс в электрической цепи, состоящей из последовательно соединённых катушки L и конденсатора C (сопротивление цепи R) и источника электродвижущей силы Е= E0sin(ω t), меняющейся по гармоническому закону. Явление резонанса состоит в том, что при приближении частоты ω внешней ЭДС к собственной частоте ω0 колебательной системы, амплитуды напряжения UL на катушке и напряжения UC на конденсаторе оказываются гораздо больше амплитуды ЭДС, создаваемой источником.

В случае воздействия гармонической ЭДС на цепь, состоящую из параллельно включенных ёмкости и индуктивности, имеет место особый случай резонанса  (антирезонанс). При приближении частоты внешней ЭДС к собственной частоте контура LC происходит не возрастание амплитуды вынужденных колебаний в контуре, а наоборот, резкое уменьшение амплитуды силы тока во внешней цепи, питающей контур. В электротехнике это явление называется резонансом токов, или параллельным резонансом. Это явление объясняется тем, что при частоте ω внешнего воздействия, близкой к собственной частоте ω0 контура, реактивные сопротивления обеих параллельных ветвей (ёмкостной и индуктивной) оказываются одинаковыми по величине и поэтому в обеих ветвях контура текут токи примерно одинаковой амплитуды, но почти противоположные по фазе. Вследствие этого амплитуда тока во внешней цепи (равного алгебраической сумме токов в отдельных ветвях) оказывается гораздо меньшей, чем амплитуды тока в отдельных ветвях, которые при параллельном резонансе достигают наибольшей величины. Параллельный резонанс, так же как и последовательный резонанс, выражается тем резче, чем меньше активное сопротивление ветвей резонансного контура.Последовательный и параллельный резонансы называются также соответственно резонансом напряжений и резонансом токов.

Качественно, рассматривая превращение энергии, резонанс можно объяснить  тем, что между внешним периодическим воздействием и вынужденными колебаниями устанавливаются такие фазовые соотношения, при которых в систему поступает наибольшая мощность (создаются наиболее благоприятные условия для возбуждения вынужденных колебаний большой амплитуды). Модель демонстрирует затухающие колебания в колебательном контуре.