Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Колебательный контур и превращение энергии при электромагнитных колебаниях.

Электромагнитные колебания – это колебания электрического и магнитного полей, которые сопровождаются периодическим изменением заряда, силы тока и напряжения. Простейшей системой, где могут возникать и существовать свободные электромагнитные колебания, является колебательный контур.

Колебательный контур – это цепь, состоящая из катушки индуктивности и конденсатора.

Если конденсатор зарядить и замкнуть на катушку, то по катушке потечет ток. Когда конденсатор разрядится, ток в цепи не прекратится из-за самоиндукции в катушке. Индукционный ток будет иметь то же направление и перезарядит конденсатор. Процесс будет повторяться. Таким образом, в колебательном контуре будут происходить электромагнитные колебания из-за превращения энергии электрического поля конденсатора ( ) в энергию магнитного поля катушки с током ( ).

Период электромагнитных колебаний в идеальном контуре зависит от индуктивности катушки и емкости конденсатора и находится по формуле Томпсона .

В реальном контуре свободные колебания являются затухающими из-за потери энергии на нагревание проводов. Для практического применения важно получить незатухающие колебания, а для этого необходимо пополнять контур энергией. Для получения таких колебаний применяют индукционный генератор.

Согласно закону электромагнитной индукции, в нем возникает ЭДС с частотой 50 Гц.

ЗАДАЧА: Мощность тока, потребляемая электромоторчиком в проигрывателе грампластинок 22 Вт. Сколько электроэнергии расходуется на проигрывание одной пластинки ( 3,5 мин)?

Р = 22 Вт

t = 3,5 мин

Q - ?

Билет № 20

Электромагнитные волны и их свойства. Принципы радиосвязи и примеры их практического использования.

Английский ученый Максвелл на основании изучения работ Фарадея по электричеству высказал гипотезу о существовании в природе особых волн, способных распространяться в вакууме. Эти волны Максвелл назвал электромагнитными волнами. Максвелл сделал вывод: при любом изменении электрического поля возникает вихревое магнитное поле и при любом изменении магнитного поля возникает вихревое электрическое.

Электрическое и магнитное поля могут существовать не только в веществе, но и в вакууме. Условием возникновения таких волн является ускоренное движение электрических зарядов. Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме равна 300 000 000 м/с.

Свойства электромагнитных волн:

1. Подчинены закону отражения: угол падения равен углу отражения.

2. Подчинены закону преломления: отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред.

3. Обладают дифракцией: отклонение направления их распространения от прямолинейного наблюдается у края преграды или у края отверстия.

4. Способны к интерференции: наложение волн друг на друга, в результате чего в одних местах волны усиливаются, а в других ослабевают.

5. Обладают дисперсией: показатель преломления среды зависит от частоты.

Возможности практического использования волн для установления связи без проводов продемонстрировал 7 мая 1895 года русский физик А.С. Попов.

Открытый колебательный контур состоит из катушки и двух пластин плоского конденсатора. При раздвигании пластин магнитное поле уходит в пространство. Пластины выполняют роль антенны.

При модуляции высокочастотные колебания изменяются по закону низкой частоты. При детектировании происходит обратный процесс. С помощью радиоволн передается не только речь, но и изображение.

ЗАДАЧА: Каков импульс фотона, если длина световой волны 6 • 10^-7 м?

λ = 6 • 10^-7 м

Р - ?

Билет № 21