1.Электромагнитные колебания.

Электромагнитные коле­бания могут возникать в цепи, содержащей индуктивность и емкость. Такая цепь называется колебательным LС-контуром.

Зарядим конденсатор и предоставим систему самой себе. Начинается разрядка конденсатора. Направление протекания тока разрядки указано на рис.120 стрелкой. Если бы вместо катушки индуктивности конденсатор был бы накоротко закорочен избыточный заряд перетек бы с верхней обкладки

на нижнюю и колебания на этом прекратились бы. Катушка индуктивности, являясь инерционной системой, не дает этого сделать. Возрастающий ток разрядки вызывает в катушке появление эдс индукции и индукционного тока, на­правленного навстречу току разрядки. Как

следствие этого, нарастание тока разрядки замедляется. Когда ток разрядки дос­тигает максимального значения, конденсатор успевает разря­диться, что вызывает спадение тока разрядки. Этот уменьшающийся ток разрядки в свою очередь вызывает появление тока самоиндукции, который на этот раз поддерживает ток разрядки, несмотря на то, что конденсатор уже разряжен. Заряды продол­жают перетекать с верхней обкладки на нижнюю, в результате чего конденсатор перезаряжается зарядом противоположного знака. После этого процесс повторяется в противоположном на­правлении. Закон Ома для замкнутой цепи LС-контура имеет вид

Решение этого уравнения для заряда , где – амплитуда заряда на обкладках конденсатора, – циклическая частота колебаний, возникающих в контуре

Таким образом, заряд на обкладках конденсатора изменяет­ся по гармоническому закону с частотой, зависящей от величи­ны индуктивности и емкости. Помимо колебаний заряда в LС-контуре имеют место колебания тока в цепи катушки и разно­сти потенциалов между обкладками конденсатора. Эти колеба­ния сопровождаются энергетическими колебаниями: дважды за период энергия электрического поля конденсатора переходит в энергию магнитного поля катушки и обратно.

Фактически все колебания, возникающие в колебательном контуре, с течением времени затухают. Это вызвано тем, что в реальном колебательном контуре помимо катушки и конденса­тора имеется резистор. Ток разрядки, протекая через резистор, нагревает его, на что тратится часть энергии, запасаемая в кон­туре. Закон Ома для LCR-контура имеет вид

,

а его решение для заряда , где .

Электрические колебания, называемые релаксационными, можно наблюдать и в RС-контуре (рис.121). Конденсатор С заряжается через резистор R от источника эдс . Когда напряжение на конденсаторе достигает напря-

жения зажигания газо­наполненной лампы (неоновая, газотрон), подключенной па­раллельно конденсатору, в лампе зажигается разряд, сопротив­ление ее резко снижается и конденсатор разряжается через лампу. Когда напряжение на конденсаторе достигает напряже­ния погасания лампы (оно несколько ниже напряжения зажига­ния), разряд гаснет и конденсатор вновь заряжается. В резуль­тате этих процессов возникают колебания напряжения на кон­денсаторе. Преимущество таких колебаний: возможность ме­нять периоды колебаний практически неограниченно (медлен­ные колебания в LС-контуре получить трудно). Недостаток – негармонический характер возникающих колебаний.