Прокоментувати: Питання для самоконтролю
Що називається сигналом?
Які види сигналів Ви знаєте?
Назвіть основні параметри сигналів?
Тема №2 коливальні кола Коливальний контур. Фізичні процеси в коливальному контурі
Електричний струм може бути постійним або змінним. Широке практичне використання у світі дістав змінний струм частотою 50-60 Гц, створюваний індукційними генераторами.
Однак для роботи багатьох пристроїв (комп’ютери, приймачі, телефони тощо) необхідні змінні струми частоти яких вимірюються кілогерцами (кГц) і мегагерцами (МГц). Для їх генерування застосовують спеціальні електричні кола — коливальні контури.
Будь-який коливальний контур складається з конденсатора й котушки індуктивності. Розглянемо його роботу на досліді.
Для цього складемо електричне коло за схемою (рис. 1. а).
Рисунок 1
Спочатку конденсатор одержує енергію від джерела постійного струму. При цьому верхня пластина заряджається позитивно, а нижня негативно — на ній накопичується надлишок електронів. Перемкнімо конденсатор на котушку індуктивності (рис. 1. б).
Надлишок електронів з нижньої пластини конденсатора перекинеться через котушку до верхньої пластини, і в колі виникне наростаючий електричний струм. У результаті цього котушка стає електромагнітом і створює навколо себе магнітне поле.
Через явище самоіндукції після розряджання конденсатора струм не припиниться миттєво, а буде продовжувати текти ще якийсь час у тому самому напрямку, знову заряджаючи пластини конденсатора. Після цього весь процес повториться в протилежному напрямку, і коливальний контур повернеться у вихідний стан.
Описаний процес перезарядження конденсатора через котушку повторюється через рівні проміжки часу. При цьому періодично змінюються значення електричного заряду конденсатора, напруги на ньому й сили струму в контурі.
Періодичні зміни електричного заряду, сили струму й напруги в колі називають електромагнітними коливаннями.
За відсутності втрат енергії в контурі електромагнітні коливання будуть гармонічними, тобто значення електричного заряду, сили струму й напруги в колі змінюватимуться за законом синуса або косинуса.
Англійський
фізик Томсон вивів формулу для періоду
електромагнітних коливань у контурі:
T=2
Використовуючи
формулу Томсона, можна визначити власну
частоту коливань коливального контуру:
V=
=
Зв'язані коливальні контури
Зв’язаними контурами називають систему з декількох резонансних контурів, в яких коливання передаються з одного контуру в інші.
При трансформаторному зв’язку коливання у вторинному контурі збуджуються напругою, що виникають на виводах котушки L2 внаслідок взаємоіндукції. Потік енергії буде тим більший, чим ближче одна до одної розташовані котушки L1 та L2.
При автотрансформаторному – коливання у вторинному контурі збуджуються напругою, що надходить з частини котушки L2 первинного контуру. Для збільшення зв’язку між контурами необхідно збільшувати кількість витків котушки L2.
При зовнішньо-ємнісному зв’язку – енергія з первинного контуру передається у вторинний контур через конденсатор зв’язку СЗВ. Чим більша ємність цього конденсатора, тим більшим буде зв’язок між контурами.
При внутрішньо-ємнісному зв’язку – коливання у вторинному контурі збуджуються напругою, утвореною внаслідок проходження струму первинного контуру І1 через конденсатор зв’язку СЗВ. Чим менша ємність конденсатора, тим більшим буде зв’язок між контурами.
Рисунок 1. Схеми зв’язаних коливальних контурів з трансформаторним, автотрансформаторним (а, б),