Võnkering: tööpõhimõte, ahelate tüübid, parameetrid ja omadused

Mitte summutatud võnked.

Võnkeahela tööpõhimõte

Laadime kondensaatori ja sulgeme vooluahela. Pärast seda sinusoidaalne elekter... Kondensaator tühjendatakse mähise kaudu. Kui mähis voolab sellest läbi, tekib eneseinduktsiooni EMF, mis on suunatud kondensaatori vooluga vastassuunas.

Pärast täielikku tühjenemist hakkab kondensaator mähise EMF-energia tõttu, mis sel hetkel on maksimaalne, uuesti laadima, kuid ainult vastupidises polaarsuses. Ringluses esinevad võnked on vabad summutatud võnked. See tähendab, et ilma täiendava energiavarustuseta peatuvad võnked mis tahes reaalses võnkeringis varem või hiljem, nagu kõik looduses esinevad võnked.

LC-ahela oluline omadus on kvaliteeditegur Q. Kvaliteeditegur määrab resonantsi amplituudi ja näitab, mitu korda ületavad vooluringi energiavarud energiakadusid ühe võnkeperioodi jooksul. Mida suurem on süsteemi Q-tegur, seda aeglasemalt võnked lagunevad.

Võnkeringi loomulik sagedus

Võnkeringis esineva vaba voolu ja pinge kõikumiste sagedus.

T = 2 * n * (L * C) 1/2. T on elektromagnetiliste võnkumiste periood, L ja C on vastavalt võnkeringi mähise induktiivsus ja vooluahela elementide mahtuvus, n on pi arv.

Pidevad võnked on loodud selliste seadmete abil, mis ise suudavad mingi püsiva energiaallika tõttu oma võnkeid säilitada. Selliseid seadmeid nimetatakse isevõnkuvateks süsteemideks.

Mis tahes isevõimuv süsteem koosneb neljast järgmisest osast

1) võnkesüsteem; 2) energiaallikas, mille tõttu kahjud hüvitatakse; 3) ventiil - mõni element, mis reguleerib energia voogu võnkesüsteemi teatud osades sisse õige hetk; 4) Tagasiside- klapi töö juhtimine võnkuvas süsteemis endas toimuvate protsesside tõttu.

Transistorgeneraator on näide isevõnkevast süsteemist. Alloleval joonisel on kujutatud sellise generaatori lihtsustatud skeem, milles transistor mängib "klapi" rolli. Võnkering on vooluallikaga ühendatud transistoriga järjestikku. Transistori emitteri ristmik läbi Lw mähise on induktiivselt ühendatud võnkeringiga. Seda mähist nimetatakse tagasisidepooliks.

Vooluahela sulgemisel läbib transistori voolu impulss, mis laeb võnkeringe kondensaatorit C, mille tagajärjel tekivad vooluahelas väikese amplituudiga vabad elektromagnetilised võnked.

Silmusmähise L kaudu voolav vool indutseerib tagasisidepooli otstes Vahelduvpinge... Selle pinge mõjul emitteri ristmiku elektriväli perioodiliselt suureneb ja väheneb ning transistor avaneb ja sulgub. Nendel intervallidel, kui transistor on avatud, läbivad seda impulsid. Kui Lsv mähis on õigesti ühendatud (positiivne tagasiside), langeb vooluimpulsside sagedus kokku vooluahelas tekkinud võnkumiste sagedusega ja vooluimpulsid sisenevad vooluringi nendel hetkedel, kui kondensaator on laetud (kui kondensaatori ülemine plaat on positiivselt laetud). Seetõttu laadivad transistorit läbivad vooluimpulsid kondensaatorit ja täiendavad vooluahela energiat ning ahelas olevad võnked ei sumbu.

Kui positiivse tagasiside korral suurendate poolide Lw ja L vahelist kaugust aeglaselt, siis ostsilloskoobi abil võite leida, et enese võnkumiste amplituud väheneb ja enese võnked võivad peatuda. See tähendab, et nõrga tagasiside korral on vooluringi sisenev energia väiksem kui energia, mis pöördumatult muundatakse siseenergiaks.

Seega peaks tagasiside olema selline, et: 1) emitteri ristmiku pinge muutub faasis koos vooluahela kondensaatori pingega - see on faasi tingimus generaatori iseärritamiseks; 2) tagasiside tagaks, et vooluahelasse tarnitakse nii palju energiat, kui on vajalik vooluahela energiakadude kompenseerimiseks - see on enese ergastamise amplituudi tingimus.

Enesevõnke sagedus on võrdne vooluahelas olevate vabade võnkumiste sagedusega ja sõltub selle parameetritest.

L- ja C-väärtuste vähendamise abil on võimalik saada raadiotehnikas kasutatavaid kõrgsageduslikke püsivaid võnkeid.

Püsiseisundi võnkumiste amplituud, nagu näitab kogemus, ei sõltu algtingimustest ja selle määravad isevõnkesüsteemi parameetrid - allika pinge, Lw ja L vaheline kaugus ning silmuse takistus.

Võnkering nimetatakse ideaalseks, kui see koosneb poolist ja kondensaatorist ning puudub kadumiskindlus.

Mõelge füüsikalistele protsessidele järgmises ahelas:

1 Võti on asendis 1. Kondensaator hakkab laadima pingeallikast ja selles koguneb elektrivälja energia,

st kondensaatorist saab elektrienergia allikas.

2. Sisestage asendisse 2. Kondensaator hakkab tühjaks saama. Kondensaatorisse salvestatud elektrienergia muundatakse mähise magnetvälja energiaks.

Vooluringis saavutab voolu maksimaalse väärtuse (punkt 1). Kondensaatorplaatide pinge vähendatakse nullini.

Ajavahemikul punktist 1 punktini 2 väheneb vooluahela vool nullini, kuid niipea kui see hakkab vähenema, väheneb mähise magnetväli ja mähises indutseeritakse eneseinduktsiooni EMF, mis toimib vastu voolu vähenemine, seega väheneb see nullini mitte järsult, vaid sujuvalt. Kuna toimub eneseinduktsiooni EMF, saab mähisest energiaallikas. Sellest EMF-ist hakkab kondensaator laadima, kuid vastupidise polaarsusega (kondensaatori pinge on negatiivne) (punktis 2 laaditakse kondensaator uuesti).

Väljund: LC-ahelas toimub pidev energia võnkumine elektri- ja magnetvälja vahel, seetõttu nimetatakse sellist vooluahelat võnkeringiks.

Saadud vibratsioone nimetatakse tasuta või oma, kuna need tekivad ilma välise elektrienergiaallika abita, mis on eelnevalt vooluahela sisse viidud (kondensaatori elektriväljas). Kuna mahtuvus ja induktiivsus on ideaalsed (puudub kadumistakistus) ja energia ei lahku vooluringist, ei muutu võnkumiste amplituud aja jooksul ja võnked on summutamata.

Määratleme vabade vibratsioonide nurksagedus:

Kasutame elektri- ja magnetvälja energiate võrdsust

Kus ώ on vabade vibratsioonide nurksagedus.

[ ώ ] = 1 / s

f0= ώ / 2π [Hz].

Vaba võnkeperiood T0 = ​​1 / f.

Vaba vibratsiooni sagedust nimetatakse vooluahela loomulikuks sageduseks.

Avaldisest: = 2LC = 1 saada L = 1 / C /, seega vabade võnkumiste sagedusega vooluahelas on induktiivne reaktants võrdne mahtuvusliku reaktantsiga.

Iseloomulikud takistused.

Induktiivset või mahtuvuslikku takistust võnkeringis vabade võnkumiste sagedusel nimetatakse iseloomulik takistus.

Iseloomulik takistus arvutatakse valemitega:

5.2 Reaalne võnkering

Tõelisel võnkeahelal on aktiivne takistus, seetõttu kulub ahelas vabade võnkumiste korral eellaetud kondensaatori energia järk-järgult, muundades selle soojuseks.

Vabad võnked vooluringis on summutatud, kuna igal perioodil energia väheneb ja võnkumiste amplituud igas perioodis väheneb.

Joonis - tõeline võnkering.

Vaba vibratsiooni nurksagedus reaalses võnkeringis:

Kui R = 2…, siis on nurksagedus võrdne nulliga, mistõttu vabu võnkeid vooluringis ei toimu.

Sellel viisil võnkering nimetatakse elektriskeemiks, mis koosneb induktiivsusest ja mahtuvusest ning millel on madal aktiivtakistus, vähem kui kaks korda suurem kui iseloomulik takistus, mis tagab energia vahetuse induktiivsuse ja mahtuvuse vahel.

Tõelises võnkeringis summutavad vabad võnked kiiremini, seda suurem on aktiivtakistus.

Vabade võnkumiste summutamise intensiivsuse iseloomustamiseks kasutatakse mõistet "kontuuri summutamine" - aktiivtakistuse ja iseloomuliku takistuse suhe.

Praktikas kasutatakse väärtust, mis on sumbumise vastastikune väärtus - ahela Q-tegur.

Püsivate võnkumiste saamiseks reaalses võnkeringis on igal võnkeperioodil vaja täiendada elektrienergiat vooluahela aktiivse takistuse korral ajaliselt loodusliku võnkesagedusega. Seda tehakse generaatori abil.

Kui ühendate võnkeringe vahelduvvoolugeneraatoriga, mille sagedus erineb vooluahela vabade võnkumiste sagedusest, siis voolab vooluringis vool, mille sagedus võrdub generaatori pinge sagedusega. Neid vibratsioone nimetatakse sunnitud.

Kui generaatori sagedus erineb vooluahela loomulikust sagedusest, siis sellist võnkeahelat ei reguleerita välise mõju sageduse suhtes, kui sagedused langevad kokku, siis see häälestatakse.

Ülesanne: Määrake induktiivsus, vooluahela nurksagedus, iseloomulik takistus, kui võnkeahela mahtuvus on 100 pF, on vabade võnkumiste sagedus 1,59 MHz.

Otsus:

Testiülesanded:

8. õppetunni teema: PINGE RESONANTS

Pingete resonants on reaktiivelementide pingete suurenemise nähtus, mis ületab vooluahela klemmide pinget vooluahela maksimaalse voolu juures, mis on faasis sisendpingega.

Resonantstingimused:

L&C seeriaühendus generaatoriga;

Generaatori sagedus peab olema võrdne vooluahela looduslike võnkumiste sagedusega, samas kui iseloomulikud takistused on võrdsed;

Takistus peaks olema väiksem kui 2ρ, kuna ainult sel juhul ilmuvad vooluringi vabad võnkumised, mida toetab välimine allikas.

Ahela takistus:

kuna iseloomulikud impedantsid on võrdsed. Seetõttu on resonantsil vooluahel puhtalt aktiivne, mis tähendab, et sisendpinge ja vool resonantsi hetkel on faasis. Vool saab oma maksimaalse väärtuse.

Voolu maksimaalse väärtuse korral on pinged sektsioonides L ja C suured ja üksteisega võrdsed.

Pinge vooluahela klemmidel:

Mõelge järgmistele suhetele:

seega

Q – Vooluahela Q-tegur - pinge resonantsil näitab see, mitu korda on reaktiivelementide pinge suurem kui vooluahelat toitva generaatori sisendpinge. Resonantsil on jada võnkeringi ülekandetegur

resonants.

Näide:

Uc = Ul = QU= 100 V,

see tähendab, et klemmipinge on väiksem kui mahtuvuse ja induktiivsuse pinged. Seda nähtust nimetatakse pinge resonantsiks.

Resonantsil on ülekandekoefitsient võrdne Q-teguriga.

Ehitame vektorpingeskeemi

Kondensaatori pinge on võrdne kogu induktiivsuse pingega, seega on takistuse kogu pinge võrdne klemmide pingega ja on vooluga faasis.

Mõelge energiaprotsessile võnkeringis:

Ahelas toimub kondensaatori elektrivälja ja mähise magnetvälja vaheline energiavahetus. Mähise energiat generaatorile ei tagastata. Generaatorist siseneb vooluringi selline energiahulk, mis kulutatakse takisti peale. See on vajalik selleks, et vooluringis täheldataks summutamata võnkeid. Vooluahelas on toide ainult aktiivne.

Tõestame seda matemaatiliselt:

, vooluahela näivvõimsus, mis on võrdne aktiivvõimsusega.

Reaktiivvõimsus.

8.1 Resonantssagedus. Häire.

L = l / ώC seega

, nurkresonantsi sagedus.

Valemilt võib näha, et resonants tekib siis, kui toitegeneraatori sagedus on võrdne vooluahela looduslike võngetega.

Võnkeringiga töötades on vaja teada, kas generaatori sagedus ja vooluahela looduslike võnkumiste sagedus langevad kokku. Kui sagedused langevad kokku, siis kontuur jääb resonantsiks häälestatuks, kui need ei lange kokku, siis on kontuuril häälestus.

Võnkeringi resonantsiks häälestamiseks on kolm võimalust:

1 Muutke generaatori sagedust mahtuvuse ja induktiivsuse konst väärtusega, see tähendab, et generaatori sageduse muutmisega kohandame seda sagedust võnkeringi sagedusega

2 Muutke mähise induktiivsust koos toitesageduse ja mahtuvuse konstantsusega;

3 Muutke kondensaatori mahtuvust toitesageduse ja induktiivsuse konstantsusega.

Teises ja kolmandas meetodis kohandame vooluahela loomulikku sagedust muutes seda generaatori sagedusega.

Kui silmus ei ole häälestatud, pole generaatori sagedus ja silmus võrdsed, see tähendab, et toimub häälestus.

Detune on sageduse hälve resonantssagedusest.

Hääletamist on kolme tüüpi:

Absoluutne - erinevus antud sageduse ja resonantsi vahel

Üldistatud - reaktantsuse ja aktiivse takistuse suhe:

Suhteline - absoluutse häälestuse ja resonantssageduse suhe:

Resonantsil on kõik häälestused nullid kui generaatori sagedus on väiksem kui silmuse sagedus, siis loetakse detoneerimine negatiivseks,

Kui rohkem - positiivne.

Seega iseloomustab Q-faktor ahela kvaliteeti ja üldistatud häälestus kaugust resonantssagedusest.

8.2 Sõltuvuste loomine X, X L , X C alates f.

Ülesanded:

Silmuse takistus 15 Ohm, induktiivsus 636 μH, mahtuvus 600 pF, toitepinge 1,8 V. Leidke kontuuri klemmide kontuuride loomulik sagedus, silmuse sumbumine, iseloomulik impedants, vool, aktiivvõimsus, Q-tegur, pinge.

Otsus:

Generaatori klemmide pinge on 1 V, toitevõrgu sagedus 1 MHz, kvaliteeditegur 100 ja mahtuvus 100 pF. Leidke: sumbumine, iseloomulik impedants, aktiivtakistus, induktiivsus, silmusagedus, vool, võimsus, mahtuvus ja induktiivpinge.

Otsus:

Testiülesanded:

9. õppetunni teema : Järjestikuse võnkeringi sisend- ja ülekandesageduse reaktsioon ning faasivastus.

9.1 Sisendsageduse ja faasivastus.

Järjestikuses võnkeringis:

R - aktiivne takistus;

X on reaktants.

Võnkering- elektriskeem, milles võivad tekkida võnked sagedusega, mis on määratud vooluahela parameetritega.

Lihtsaim võnkering koosneb kondensaatorist ja paralleelselt või järjestikku ühendatud induktorist.

Kondensaator C- reaktiivne element. Sellel on võime koguda ja vabastada elektrienergiat.
- Induktor L- reaktiivne element. Sellel on võime akumuleerida ja vabastada magnetilist energiat.

Vabad elektrilised vibratsioonid paralleelses vooluringis.

Induktiivsuse põhiomadused:

Induktiivpoolis voolav vool loob energiaga magnetvälja.
- Mähises oleva voolu muutus põhjustab magnetvoogude muutuse oma pööretes, tekitades neis EMF-i, mis hoiab ära voolu ja magnetvoo muutuse.

Vooluahela vabade võnkumiste periood LC saab kirjeldada järgmiselt:

Kui mahtuvusega kondensaator C laetud pingele U, on selle laengu potentsiaalne energia .
Kui ühendate induktori paralleelselt laetud kondensaatoriga L, voolab selle tühjendusvool vooluringis, tekitades mähises magnetvälja.

Nullist suurenev magnetvoog tekitab pooli voolule vastupidises suunas EMF-i, mis takistab voolu ahelasse kogunemist, nii et kondensaator tühjeneb mitte koheselt, vaid mõne aja pärast t 1, mis määratakse mähise induktiivsuse ja selle põhjal kondensaatori mahtuvuse järgi t 1 = .
Pärast aja möödumist t 1, kui kondensaator tühjeneb nullini, on mähise vool ja magnetenergia maksimaalsed.
Sel hetkel mähise poolt kogunenud magnetenergia on.
Ideaalis kaalutletud, ilma silmusekaota üldse, E C saab olema võrdne E L... Seega muundatakse kondensaatori elektrienergia pooli magnetenergiaks.

Mähise akumuleeritud energia magnetvoo muutus (vähenemine) loob selles EMF-i, mis jätkab voolu samas suunas ja algab kondensaatori induktsioonvooluga laadimise protsess. Aja jooksul väheneb maksimaalsest nullini t 2 = t 1, laadib see kondensaatori nullist maksimaalse negatiivse väärtuseni ( -U).
Niisiis muundatakse mähise magnetenergia kondensaatori elektrienergiaks.

Kirjeldatud intervallid t 1 ja t 2 on pool ahela täieliku võnkumise perioodist.
Teisel poolel on protsessid sarnased, ainult kondensaator tühjeneb negatiivsest väärtusest ning vool ja magnetvoo muudavad suunda. Magnetenergia koguneb mähises aja jooksul uuesti t 3, muutes pooluste polaarsust.

Võnkumise viimases etapis ( t 4), mähise akumuleeritud magnetenergia laeb kondensaatori selle algsele väärtusele U(kadude puudumisel) ja võnkeprotsessi korratakse.

Tegelikkuses summutatakse võnked amplituudis energiakadude olemasolul juhtide aktiivtakistusel, faasi- ja magnetkaod.
Aeg t 1 + t 2 + t 3 + t 4 saab olema kõikumiste periood .
Vooluahela vabade võnkumiste sagedus ƒ = 1 / T

Vaba võnkesagedus on vooluahela resonantssagedus, millel on induktiivpooli reaktants X L = 2πfL võrdne kondensaatori reaktantsiga X C = 1 / (2πfC).

Resonantssageduse arvutamine LC-kontuur:

Pakutakse lihtsat veebikalkulaatorit võnkeringi resonantssageduse arvutamiseks.

Probleemipüstitus: me teame juba palju mehaaniliste vibratsioonide kohta: vabad ja sunnitud vibratsioonid, enese ergastatud vibratsioonid, resonants jne. Hakkame uurima elektrilisi vibratsioone. Tänase tunni teema: vabade elektromagnetiliste võnkumiste saamine.

Meenutame alguses: millistele tingimustele peaks võnkesüsteem vastama, süsteem, milles võivad esineda vabad võnked. Vastus: võnkesüsteemis peaks tekkima taastav jõud ja energia muundumine ühest tüübist teise peaks toimuma.

(Uue esitlusmaterjali analüüs koos kõigi protsesside üksikasjaliku selgituse ja perioodi kahe esimese kvartali märkmikusse kandmisega kirjeldage kodus vastavalt kolmandat ja neljandat kvartalit vastavalt mudelile).

Võnkering on elektriskeem, milles saab vabu elektromagnetilisi võnkeid. K.K. koosneb ainult kahest seadmest: induktiivsusega L mähis ja elektrivõimsusega C. kondensaator. Ideaalsel võnkeahelal pole takistust.

Energia edastamiseks K. K.-le, s.t. tasakaalust välja viimiseks peate selle vooluringi ajutiselt avama ja kahe asendiga võtme panema. Kui võti on vooluallikale suletud, laetakse kondensaator selle maksimaalse laadimiseni. Seda serveeritakse K.K. energia elektrivälja energia kujul. Kui võti on õigesse asendisse suletud, ühendatakse praegune allikas lahti, K.K. jäetud endale.

See K.K. vastab matemaatilise pendli asendile paremas äärmises asendis, kui see võeti puhkeseisundist välja. Tasakaalupositsioonilt eemaldatakse võnkering. Kondensaatori laeng on maksimaalne ja laetud kondensaatori energia on elektrivälja energia. Vaatleme kogu selles toimuvat protsessi perioodi kvartalites.

Esimesel hetkel laaditakse kondensaator maksimaalse laenguni (alumine plaat on positiivselt laetud), selles olev energia koondub elektrivälja energia kujul. Kondensaator on iseenesest suletud ja see hakkab tühjaks saama. Coulombi seaduse järgi tõmbavad positiivsed laengud negatiivsete poole ja tekib vastupäeva tühjendusvool. Kui voolu rajal poleks induktorit, juhtuks kõik koheselt: kondensaator tühjeneks lihtsalt. Kogunenud laengud kompenseeriksid üksteist, elektrienergia muutuks soojuseks. Kuid mähises tekib magnetväli, mille suuna saab määrata pöidlareegliga - "üles". Magnetväli kasvab ja tekib eneseinduktsiooni nähtus, mis takistab selles oleva voolu kasvu. Vool ei kasva perioodi esimese kvartali jooksul koheselt, vaid järk-järgult. Selle aja jooksul tõuseb vool seni, kuni seda toetab kondensaator. Niipea kui kondensaator tühjeneb, vool enam ei kasva, see jõuab maksimaalne väärtus... Kondensaator on tühi, laeng on 0, mis tähendab, et elektrivälja energia on 0. Kuid mähises voolab maksimaalne vool, mähise ümber on magnetväli, mis tähendab, et elektrivälja energia on muundatud magnetvälja energiaks. Perioodi 1. kvartali lõpuks on vool K.K-s maksimaalne, energia koondub pooli magnetvälja energia kujul. See vastab pendli asendile, kui see läbib tasakaaluasendi.

Perioodi 2. kvartali alguses tühjeneb kondensaator ja vool on saavutanud maksimaalse väärtuse ning see oleks pidanud koheselt kaduma, sest kondensaator ei toeta seda. Ja vool hakkab tõesti järsult vähenema, kuid see voolab läbi mähise ja selles tekib eneseinduktsiooni nähtus, mis takistab selle nähtuse põhjustavate magnetvälja mis tahes muutusi. Enesinduktsiooniga EMF säilitab kaduva magnetvälja, induktsioonivoolul on olemasolevaga sama suund. K.K. vool voolab vastupäeva - tühja kondensaatorisse. Kondensaator koguneb elektrilaeng- pealmisel plaadil - positiivne laeng... Vool voolab seni, kuni seda hoiab magnetväli, kuni perioodi 2. kvartali lõpuni. Kondensaator laadib oma maksimaalse laengu (kui energialeket ei toimu), kuid vastupidises suunas. Nad ütlevad, et kondensaator on üle laetud. Perioodi 2. kvartali lõpuks kaob vool, mis tähendab, et magnetvälja energia on võrdne 0 Kondensaator on uuesti laetud, selle laeng on võrdne (- maksimum). Energia on kontsentreeritud elektrivälja energia kujul. Selle kvartali jooksul toimus magnetvälja energia muundumine elektrivälja energiaks. Võnkeringi olek vastab pendli sellisele asendile, milles see paindub vasakpoolsesse äärmisse asendisse.

Perioodi 3. kvartalis toimub kõik samamoodi nagu 1. veerandil, ainult vastassuunas. Kondensaator hakkab tühjaks saama. Tühjendusvool suureneb järk-järgult, kogu kvartali jooksul, sest selle kiiret kasvu takistab eneseinduktsiooni nähtus. Vool tõuseb maksimaalse väärtuseni kuni kondensaatori tühjenemiseni. 3. kvartali lõpuks muundatakse elektrivälja energia täielikult magnetvälja energiaks, kui lekkeid pole. See vastab pendli asendile, kui see jälle tasakaalupositsiooni läbib, kuid vastupidises suunas.

Perioodi 4. kvartalis toimub kõik samamoodi nagu 2. veerandil, ainult vastassuunas. Magnetvälja toetatav vool väheneb järk-järgult, seda induktsioon EMF toetab ja laeb kondensaatorit, st. tagastab selle algsesse asendisse. Magnetvälja energia muundatakse elektrivälja energiaks. Mis vastab matemaatilise pendli tagasipöördumisele algsesse asendisse.

Vaatlusaluse materjali analüüs:

1. Kas võnkeringit võib pidada võnkesüsteemiks? Vastus: 1. Võnkeringis muundatakse elektrivälja energia magnetvälja energiaks ja vastupidi. 2. Enesinduktsiooni nähtus mängib taastava jõu rolli. Seetõttu pidage võnkeringe võnkesüsteemina. 3. Võnkumised K.K. võib pidada vabaks.

2. Kas on võimalik K.K kõikumisi? vaadeldakse harmooniliselt? Analüüsime kondensaatoriplaatide laengu suuruse ja märgi muutust ning voolu hetkeväärtust ja selle suunda ahelas.

Graafik näitab:

3. Mis kõigub võnkeringis? Millised füüsilised kehad võnkuvad? Vastus: elektronid vibreerivad, nad teevad vabu vibratsioone.

4. Millised füüsikalised suurused muutuvad võnkeringi töö ajal? Vastus: vooluahelas vool, kondensaatori laeng, kondensaatorplaatide pinge, elektrivälja energia ja magnetvälja energia muutuvad.

5. Võnkeperiood võnkeringis sõltub ainult mähise L induktiivsusest ja kondensaatori C. mahtuvusest. Thomsoni valem: T = 2π saab võrrelda mehaaniliste võnkumiste valemitega.

Elektriline võnkering on süsteem elektromagnetiliste võnkumiste genereerimiseks ja säilitamiseks. Lihtsamas vormis on see ahel, mis koosneb induktsiooniga L, kondensaatorist C ja takisti R (joonis 129) ühendatud rullidest, mis on järjestikku ühendatud. Kui lüliti P on seatud asendisse 1, laaditakse kondensaator C pingele U t... Sel juhul moodustub kondensaatori plaatide vahele elektriväli, mille maksimaalne energia on

Kui lüliti viiakse asendisse 2, on vooluring suletud ja selles toimuvad järgmised protsessid. Kondensaator hakkab tühjenema ja voolu voolab läbi vooluahela i, mille väärtus suureneb nullist maksimaalse väärtuseni ja seejärel väheneb uuesti nullini. Kuna vooluahelas voolab vahelduvvool, indutseeritakse poolis EMF, mis takistab kondensaatori tühjenemist. Seetõttu ei toimu kondensaatori tühjendamise protsess koheselt, vaid järk-järgult. Mähis oleva voolu ilmnemise tagajärjel tekib magnetväli, mille energia on
saavutab maksimaalse väärtuse vooluga, mis on võrdne ... Magnetvälja maksimaalne energia on võrdne väärtusega

Pärast maksimaalse väärtuse saavutamist hakkab silmus vool vähenema. Sellisel juhul laeb kondensaator üle, spiraali magnetvälja energia väheneb ja kondensaatori elektrivälja energia suureneb. Maksimaalse väärtuse saavutamisel. Protsess hakkab korduma ja vooluringis tekivad elektri- ja magnetväljade võnkumised. Kui eeldame, et vastupanu
(s.t kütmiseks energiat ei tarbita), siis vastavalt energia jäävuse seadusele on koguenergia W jääb konstantseks

ja
;
.

Ahelat, milles puudub energiakadu, nimetatakse ideaalseks. Vooluahela pinge ja vool muutuvad vastavalt harmoonilisele seadusele

;

Kus - ümmarguse (tsüklilise) vibratsiooni sagedus
.

Ringikujuline sagedus on seotud vibratsiooni sagedusega ja kõikumiste perioodid T suhe.

H ja joon. 130 näitab graafikuid pinge U ja voolu I muutustest ideaalse võnkeahela mähises. On näha, et vool jääb faasist pinge võrra maha .

;
;
- Thomsoni valem.

Juhul, kui vastupanu
, Thomsoni valem võtab kuju

.

Maxwelli teooria alused

Maxwelli teooria on meelevaldse laengute ja voolude süsteemi loodud ühtse elektromagnetvälja teooria. Teooria lahendab elektrodünaamika põhiprobleemi - vastavalt laengute ja voolude etteantud jaotusele leitakse nende loodud elektri- ja magnetväljade omadused. Maxwelli teooria on üldistamine kõige olulisematest seadustest, mis kirjeldavad elektrilisi ja elektromagnetilisi nähtusi - Ostrogradsky-Gaussi teoreem elektri- ja magnetväljade jaoks, üldvoolu seadus, elektromagnetilise induktsiooni seadus ja teoreem elektrivälja tugevusvektori ringlusest . Maxwelli teooria on fenomenoloogiline, s.t. see ei võta arvesse keskkonnas esinevate ning elektri- ja magnetväljade teket põhjustavate nähtuste sisemist mehhanismi. Maxwelli teoorias kirjeldatakse keskkonda kolme omaduse abil - dielektriline ε ja keskkonna magnetiline μ läbilaskvus ning spetsiifiline elektrijuhtivus γ.