Контрольные вопросы к § 18.

1. Запишите формулу для расчета ЭДС в рамке по закону электромагнитной индукции Фарадея?

2. Запишите формулу для расчета магнитного потока, пронизывающего рамку с током?

3. Перечислите оборудование в опыте 18.1 «Сдвиги фаз в цепи с емкостью и индуктивностью».

4. Запишите формулу для расчета амплитудного значения тока?

5. Дайте определение индуктивному элементу?

6. По какому закону изменяется ЭДС индукции в рамке?

7. Почему индуктивный элемент называют реактивным?

8. Перечислите оборудование в опыте 18.2 «Индуктивность в цепи постоянного и переменного тока».

9. Дайте определение емкостного элемента в цепи переменного тока?

10. Как изменяется напряжение в цепи с емкостной нагрузкой в зависимости от изменения емкости конденсатора?

11. Каковы условия достижения резонанса напряжений?

12. Какими способами можно достичь данного резонанса?

13. Каково условие достижения резонанса токов?

14. Для чего служат линии электропередач?

15. В чем заключается трансформация напряжения?

16. Дайте определение трансформатору?

17. Какое явление лежит в основе работы трансформатора?

18. Из каких основных элементов состоит простейший трансформатор?

19. Запишите формулу для расчета коэффициента трансформации?

20. Какие трансформаторы различают в зависимости от коэффициента трансформации?

§19. Электрический колебательный контур. Собственные колебания. Формула Томсона. Затухающие колебания. Вынужденные колебания в контуре. Резонанс. Электрические автоколебания. Автогенератор на вакуумном триоде и биполярном транзисторе

1. Электрический колебательный контур. Собственные колебания. Формула Томсона.

2. Затухающие колебания. Вынужденные колебания в контуре. Резонанс.

3. Электрические автоколебания. Автогенератор на вакуумном триоде и биполярном транзисторе.

19.1. Электрический колебательный контур. Собственные колебания. Формула Томсона

Для наглядности воспользуемся методом аналогии и проанализируем по одной схеме механические и электрические колебания.

Рассмотрим колебания груза массой m на пружине (Рис. 179).

Рис. 179.

(152)

где – частота собственных колебаний.

В таблице 19.1 представлены значения кинематических и энергетических величин, характеризующих процесс колебания груза массой m на пружине в различные моменты времени.

Таблица 19.1.Процесс гармонического колебания

T	0				T
X		0		0
V	0		0		0
А		0		0
W

Рассмотрим электрические колебания в колебательном контуре. Колебательным контуром называется цепь, составленная из катушки индуктивности и конденсатора. Будем считать, что катушка индуктивности обладает только реактивным индуктивным сопротивлением. Такая катушка называется идеальной (Рис. 180).

Рис. 180.

Для вывода системы из состояния равновесия надо сообщить ей энергию. Если ключ перевести в положение А, то конденсатор будет заряжаться:

(153)

Если после этого ключ перевести в положение В, то в контуре возникнут гармонические колебания:

Коэффициент можно обозначить как :

(154)

где ₀ – частота собственных колебаний контура.

Между током и напряжением будет сдвиг фаз на половину периода.

Таким образом, в электрической цепи возникают незатухающие колебания, которые характеризуются периодическими изменениями во времени величины тока, заряда и напряжения на обкладках конденсатора, а также взаимными превращениями энергии электрического поля конденсатора и энергии магнитного поля катушки индуктивности.

В таблице 19.2 представлены значения электрических и энергетических величин, характеризующих процесс свободных незатухающих электрических колебаний в идеальном колебательном контуре в различные моменты времени.

Таблица 19.2.Электрические колебания в идеальном контуре.

T	0				T
		0		0
I	0		0		0
Q		0		0
W

в цепи пойдет ток за счет запасенной энергии. Запас энергии будет уменьшаться, и ток будет слабеть.

заряд на обкладках конденсатора сменится на противоположный.

по отношению к первоначальному току ток будет иметь противоположное направление.

через период восстановится исходная картина.

Опыт 19.1. Электрические колебания в колебательном контуре

Цель работы: изучить электрические колебания в колебательном контуре

Оборудование:

1. Конденсатор переменной емкости (от 0 до 60)

2. Катушка индуктивности

3. Осциллограф

Рис. 181.

Ход работы.

Установка состоит из конденсатора переменной емкости от 0 до 60,5 мкФ и катушки индуктивности, в качестве которой служит дроссельная катушка с замкнутым железным сердечником от разборного трансформатора. В качестве индикатора электрических колебаний в контуре используется школьный демонстрационный осциллограф. С помощью переключателя конденсатор подключается либо к источнику постоянного тока, либо к катушке индуктивности.

1. Введем максимальную емкость 60,5мкФ и максимальную индуктивность. Сердечник замкнут ярмом. Заряжаем конденсатор и переключаем его на катушку индуктивности. Луч осциллографа совершает затухающие колебания. При этом пятно на экране осциллографа перемещается медленно.

2. Уменьшим емкость конденсатора до 20мкФ и повторим опыт. Луч осциллографа колеблется с большей частотой. Можно уменьшить емкость конденсатора до 3-4мкФ. Частота колебания луча значительно возрастет. Таким образом, качественно подтверждается зависимость частоты или периода электрических колебаний в контуре от электроемкости конденсатора. Чем больше емкость конденсатора, тем меньше частота или больше период электрических колебаний в контуре.

3. Восстановим максимальную емкость конденсатора. Разомкнем сердечник. Индуктивность катушки уменьшилась. Зарядим конденсатор и замкнем его на катушку индуктивности. Частота электрический колебаний в контуре увеличится, период уменьшится.

Вывод: выполнив опыты, мы убедились, что при замыкании заряженного конденсатора на катушку индуктивности в контуре возникают электрические колебания.