Зависимость индуктивного и емкостного сопротивления от частоты тока.

Из формул для расчета емкостного и индуктивного сопротивлений видно, что емкостное сопротивление изменяется обратно пропорционально круговой частоте, а индуктивное сопротивление – прямо пропорционально, что отражено на графике зависимости индуктивного и емкостного сопротивлений от частоты переменного тока ( рис.62)

Рисунок 62.

Рассмотрим последовательную цепь переменного тока, содержащую резистор, конденсатор и катушку индуктивности(рис.63)

Рисунок 63.

равно сумме на отдельных ее участках, а ток один и тот же.

Рисунок 64.

- общее сопротивление в цепи z.

общее сопротивление цепи

Обобщенный закон Ома

, при частоте сопротивление минимально, таким образом значения амплитуды колебания силы тока возрастают до максимума.

1.9.Резонанс в цепи переменного тока.

При частоте индуктивное и емкостное сопротивления равны (рис.65).

Рисунок 65.

Таким образом, сопротивление цепи уменьшается и становится только активным – это приводит к резкому увеличению амплитуды колебаний силы тока. Это явление называется резонансом.

1.10.Колебательный контур

Электрическая цепь, состоящая из катушки индуктивности и конденсатора называется колебательным контуром.

Рассмотрим работу этого устройства:

В колебательном контуре происходит преобразование энергии электрического поля в энергию магнитного поля.

Когда конденсатор заряжен, вся энергия колебательного контура сосредоточена в виде электрического поля вокруг конденсатора. Напряженность магнитного поля на катушке в этот момент равна нулю. Заряженный конденсатор будет разряжаться через катушку. По виткам катушки пойдет электрический ток, сила которого изменяется. В результате этого, в витках катушки будет возникать ЭДС самоиндукции, При полной разрядки конденсатора, когда напряженность электрического поля вокруг него будет равна нулю, вся энергия колебательного контура будет сосредоточена вокруг катушки в виде магнитного поля. И напряженность магнитного поля вокруг катушки в этот момент будет максимальной. ЭДС самоиндукции, возникающая в витках катушки, породит ток, который перезарядит конденсатор, затем процесс повторится.

Рисунок 66.

Получим период колебаний колебательного контура.

Формула Томсона, определяет период колебаний колебательного контура.

Для передачи электромагнитных колебаний в пространство используется открытый колебательный контур.

Рисунок 67.

Такое устройство позволяет передавать электромагнитные колебания в пространство. Эти колебания распространяются в эфире и представляют собой электромагнитные волны.

1.11.Электромагнитные волны

Электромагнитная волна имеет сложную пространственную структуру.

Электромагнитная волна представляет собой совокупность двух составляющих ( электрическую и магнитную), которые совершают колебания в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Причем электромагнитная волна поперечна, т.е. направление колебаний векторов напряженности электрического и магнитного полей перпендикулярны направлению распространения волны.

Рисунок 68.

Причем электромагнитная волна поперечна, т.е. направление колебаний векторов напряженности электрического и магнитного полей перпендикулярны направлению распространения волны.

К основным параметрам волны относятся:

Длина волны () – расстояние, на которое распространяется волновой процесс за время 1 период, так же расстояние между двумя соседними точками, совершающие колебания в одной фазе.

Скорость распространения волны.

Электромагнитная волна распространяется со скоростью света (с) = .

Электромагнитные волны имеют широкий диапазон частот и соответственно длин. Волны различных частот отличаются друг от друга как по свойствам, так и способам получения. Поэтому принято подразделять электромагнитные волны по диапазонам:

Низкочастотные волны (длина волны λ>10⁴м, частота ν<3*10⁴Гц);

Радиоволны (λ=10⁴ -10^-1м, ν=3*10⁴ - 3*10¹²с^-1);

Ультрарадиоволны (λ=10^-1 -10^-4м, ν=3*10¹⁰ - 3*10¹²с^-1);

Инфракрасное излучение (λ=10^-4 -7,7*10^-7м, ν=3*10¹² -4*10¹⁴с^-1);

Свет (λ=7,7*10^-7 -4*10^-7м, ν=4*10¹⁴ -7,5*10¹⁴с^-1);

Ультрафиолетовое излучение (λ=4*10^-7 -10^-8м, ν=7,5*10¹⁴ - 3*10¹⁶с^-1);

Рентгеновское излучение (λ=10^-8 -10^-11м, ν=3*10¹⁶ - 3*10¹⁹с^-1);

Гамма излучение (λ<10¹¹м, частота ν>3*10¹⁹с^-1).

Такое разделение, разумеется, условно, поскольку резкой границы между диапазонами не существует и их частотные интервалы частично перекрываются.