Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Электричество и магнетизм(методич пособие Конев....doc
Скачиваний:
15
Добавлен:
04.11.2018
Размер:
510.98 Кб
Скачать

Решение этого уравнения дается формулой

Частота дается формулой . Для определения величин Um и следует использовать начальные условия.

Колебания в контуре являются затухающими, их амплитуда уменьшается по показательному закону. Натуральный логарифм отношения двух любых последовательных амплитуд колебаний называют логарифмическим декрементом затухания =ln(An/An+1)=T, T=2/ - период колебаний. Логарифмический декремент затухания характеризует скорость убывания амплитуды колебаний. Колебательный контур характеризуют также величиной Q=/R, которую называют добротностью колебательного контура, а параметр , имеющий размерность сопротивления, называют волновым или характеристическим сопротивлением контура. В случае слабого затухания <<0 =/Q.

  1. Цепь состоит из источника тока с ЭДС Є, и резисторов с сопротивлениями R1 и R2, конденсатора емкостью C и разомкнутого ключа К. В начальный момент ключ замыкают. Определить, как будет изменяться заряд на конденсаторе после замыкания ключа. Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.

Решение

Ток источника I складывается из токов через резистор R1 - I1 и конденсатор IС :

I= I1+ IС

Применяя второе правило Кирхгофа к контуру, содержащему источник тока и оба резистора, и к контуру, содержащему первый резистор и конденсатор, будем иметь:

I1R1+IR2= Є

q/C- I1R1=0

Исключив токи I и I1 из первых двух уравнений и подставив их в третье с учетом IC=dq/dt, получим уравнение

Є/R1,

где T=R1R2C/(R1+R2). Когда заряд на конденсаторе станет максимальным, ток через него прекратится, dq/dt=0. Из этого уравнения можно найти максимальный заряд на конденсаторе: qm=T Є /R1. Так как в начальный момент конденсатор не заряжен, решением этого уравнения с нулевым начальным условием будет

q(t)=qm(1-exp(-t/T))

  1. Цепь состоит из источника тока с ЭДС Є, и резисторов с сопротивлениями R1 и R2, катушки с индуктивностью L и разомкнутого ключа К. В начальный момент ключ замыкают. Определить, как будет изменяться ток через катушку после замыкания ключа. Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.

Решение

Ток источника I складывается из токов через резистор R1 - I1 и катушку IL :

I= I1+ IL

Применяя второе правило Кирхгофа к контуру, содержащему источник тока и оба резистора, и к контуру, содержащему первый резистор и катушку, будем иметь:

I1R1+IR2= Є

LdIL/dt- I1R1=0

Исключив токи I и I1 из первых двух уравнений и подставив их в третье, получим уравнение

Є/TR2,

где T=(R1+ R2)L/R1R2. Ток через катушку ,будет максимальным, когда он перестанет изменятся, dIL/dt=0. Из этого уравнения можно найти максимальный ток через катушку: Im = Є /R2. Так как в начальный момент тока через катушку нет, решением этого уравнения с нулевым начальным условием будет

IL q(t)=Im(1-exp(-t/T))

  1. Определить связь между амплитудами тока и напряжения при свободных колкбаниях в LC контуре.

Решение

Свободные колебания в контуре без потерь - гармонические с угловой частотой

.

Напряжение на элементах контура составит U(t)=Umcos(0t+), ток в контуре будет I(t) = CdU/dt=-0C Umsin(0t+)=-(Um/)sin(0t+). Амплитуда тока составит Im=Um/, где

- волновое сопротивление контура.

  1. Из-за наличия активного сопротивления проводов в колебательном контуре, состоящем из конденсатора емкостью С = 1 мк и катушки с индуктивностью L = 1 мкГн, амплитуда тока за время t = 1 мс уменьшилась в = 2 раза. Определить сопротивление проводов и добротность колебательного контура.