Что такое контур в физике

Контур электрический

Смотреть что такое «Контур электрический» в других словарях:

КОНТУР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ — (контур электрической цепи) любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям электрической цепи. Иногда термин контур электрический используют как синоним термина колебательный контур … Большой Энциклопедический словарь

контур электрический — (контур электрической цепи), любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям электрической цепи. Иногда термин «контур электрический» используют как синоним термина «колебательный контур». * * * КОНТУР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНТУР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ… … Энциклопедический словарь

КОНТУР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ — (контур электрич. цепи), любой замкнутый путь, проходящий по неск. ветвям электрич. цепи. Иногда термин К. э. используют как синоним термина колебательный контур … Естествознание. Энциклопедический словарь

КОНТУР — (фр. contour, от contourner обертывать, очерчивать). Очертание, профиль, очерк. В рисовании: линия, которая определяет внешнюю форму предмета. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. КОНТУР набросок,… … Словарь иностранных слов русского языка

КОНТУР — (1) замкнутая цепь проводников, по которой течёт электрический ток; (2) очертание какого либо предмета, линия, очерчивающая систему точек на плоскости млн. форму конфигурации в пространстве … Большая политехническая энциклопедия

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР — электрическая цепь, состоящая из конденсаторов и катушек индуктивности (или активных сопротивлений), соединённых определённым образом с целью выделения только полезных сигналов и подавления колебаний др. полосы частот («частота среза»), которые… … Большая политехническая энциклопедия

Электрический конденсатор — У этого термина существуют и другие значения, см. Конденсатор (значения). См. также: варикап Основа конструкции конденсатора две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик … Википедия

электрический контур — elektrinis kontūras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electric circuit vok. elektrischer Kreis, m rus. электрический контур, m pranc. circuit électrique, m … Fizikos terminų žodynas

Электрический фильтр — Фильтр в электронике устройство для выделения желательных компонент спектра электрического сигнала и/или подавления нежелательных. Содержание 1 Типы фильтров 2 Принцип работы пассивных аналоговых фильтров … Википедия

Электрический фильтр (электрич. устройство) — Фильтр в электронике устройство для выделения желательных компонент спектра электрического сигнала и/или подавления нежелательных. Содержание 1 Типы фильтров 2 Принцип работы пассивных аналоговых фильтров … Википедия

Источник

Что такое электрическая схема, ветвь, узел, контур.

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Электрическая схема представляет собой графическое изображение электрической цепи. Она показывает, как осуществляется соединение элементов в рассматриваемой электрической цепи.

Простым языком электрическая схема это упрощенное изображение электрической цепи.

Для отображение электрических компонентов (конденсаторов, резисторов, микросхем и т. д.) в электрических схемах используются их условно графические обозначения.

Для отображения электрических соединений (дорожек, проводов, соединения между радиоэлементами) применяют простую линию соединяющие два условно графических обозначения. Причём все ненужные изгибы дорожек удаляют.

В состав электрической схемы входят: ветвь и условно графические обозначение электрических элементов так же могут входить контур и узел.

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Ветвь – участок цепи состоящий из одного или нескольких элементов вдоль которого ток один и тот же.

Ветви присоединённые к одной паре узлов называются параллельными.


Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям называется контуром. На верхнем рисунке, контурами можно считать ABD; BCD; ABC.

Узел – место соединения трёх и Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеболее ветвей.

Точки К и Е не являются узлами.

Источник

Электромагнитные колебания

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: свободные электромагнитные колебания, колебательный контур, вынужденные электромагнитные колебания, резонанс, гармонические электромагнитные колебания.

Электромагнитные колебания — это периодические изменения заряда, силы тока и напряжения, происходящие в электрической цепи. Простейшей системой для наблюдения электромагнитных колебаний служит колебательный контур.

Колебательный контур

Колебательный контур — это замкнутый контур, образованный последовательно соединёнными конденсатором и катушкой.

Зарядим конденсатор, подключим к нему катушку и замкнём цепь. Начнут происходить свободные электромагнитные колебания — периодические изменения заряда на конденсаторе и тока в катушке. Свободными, напомним, эти колебания называются потому, что они совершаются без какого-либо внешнего воздействия — только за счёт энергии, запасённой в контуре.

Рассмотрим подробно все важные стадии процесса колебаний. Для большей наглядности будем проводить аналогию с колебаниями горизонтального пружинного маятника.

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Несмотря на то, что сопротивление катушки равно нулю, ток не возрастёт мгновенно. Как только ток начнёт увеличиваться, в катушке возникнет ЭДС самоиндукции, препятствующая возрастанию тока.

Аналогия. Маятник оттянут вправо на величину и в начальный момент отпущен. Начальная скорость маятника равна нулю.

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Увеличение тока происходит постепенно: вихревое электрическое поле катушки препятствует нарастанию тока и направлено против тока.

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Напряжение на катушке равно нулю, но ток не исчезнет мгновенно. Как только ток начнёт уменьшаться, в катушке возникнет ЭДС самоиндукции, препятствующая убыванию тока.

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Сила тока убывает постепенно: вихревое электрическое поле катушки, поддерживая убывающий ток, сонаправлено с током.

Аналогия. Маятник продолжает двигаться влево — от положения равновесия к правой крайней точке. Скорость его постепенно убывает, деформация пружины увеличивается.

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Аналогия. Маятник двигается обратно: от правой крайней точки к положению равновесия.

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Аналогия. Маятник продолжает двигаться вправо — от положения равновесия к крайней левой точке.

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Аналогия. Маятник вернулся в исходное положение.

Рассмотренные электромагнитные колебания являются незатухающими — они будут продолжаться бесконечно долго. Ведь мы предположили, что сопротивление катушки равно нулю!

Точно так же будут незатухающими колебания пружинного маятника при отсутствии трения.

В реальности катушка обладает некоторым сопротивлением. Поэтому колебания в реальном колебательном контуре будут затухающими. Так, спустя одно полное колебание заряд на конденсаторе окажется меньше исходного значения. Со временем колебания и вовсе исчезнут: вся энергия, запасённая изначально в контуре, выделится в виде тепла на сопротивлении катушки и соединительных проводов.

Точно так же будут затухающими колебания реального пружинного маятника: вся энергия маятника постепенно превратится в тепло из-за неизбежного наличия трения.

Энергетические превращения в колебательном контуре

Поскольку тепловых потерь нет, энергия из контура не уходит: она постоянно перераспределяется между конденсатором и катушкой.

Соотношение (1) применяется при решении многих задач.

Электромеханические аналогии

В предыдущем листке про самоиндукцию мы отметили аналогию между индуктивностью и массой. Теперь мы можем установить ещё несколько соответствий между электродинамическими и механическими величинами.

Для пружинного маятника мы имеем соотношение, аналогичное (1) :

Здесь, как вы уже поняли, — жёсткость пружины, — масса маятника, и — текущие значения координаты и скорости маятника, и — их наибольшие значения.

Опираясь на эти электромеханические аналогии, мы можем предвидеть формулу для периода электромагнитных колебаний в колебательном контуре.

В самом деле, период колебаний пружинного маятника, как мы знаем, равен:

Электромеханические аналогии не подводят: формула (7) даёт верное выражение для периода колебаний в колебательном контуре. Она называется формулой Томсона. Мы вскоре приведём её более строгий вывод.

Гармонический закон колебаний в контуре

Напомним, что колебания называются гармоническими, если колеблющаяся величина меняется со временем по закону синуса или косинуса. Если вы успели забыть эти вещи, обязательно повторите листок «Механические колебания».

Колебания заряда на конденсаторе и силы тока в контуре оказываются гармоническими. Мы сейчас это докажем. Но прежде нам надо установить правила выбора знака для заряда конденсатора и для силы тока — ведь при колебаниях эти величины будут принимать как положительные, так и отрицательные значения.

Сначала мы выбираем положительное направление обхода контура. Выбор роли не играет; пусть это будет направление против часовой стрелки (рис. 10 ).

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Рис. 10. Положительное направление обхода

Заряд конденсатора — это заряд той его пластины, на которую течёт положительный ток (т. е. той пластины, на которую указывает стрелка направления обхода). В данном случае — заряд левой пластины конденсатора.

Величины и меняются со временем, но энергия контура остаётся неизменной:

Но сила тока не является функцией, тождественно равной нулю; поэтому

Перепишем это в виде:

Эта величина называется ещё собственной частотой контура; именно с этой частотой в контуре совершаются свободные (или, как ещё говорят, собственные колебания). Период колебаний равен:

Мы снова пришли к формуле Томсона.

Гармоническая зависимость заряда от времени в общем случае имеет вид:

Циклическая частота находится по формуле (10) ; амплитуда и начальная фаза определяются из начальных условий.

Мы видим, что и сила тока меняется по гармоническому закону, на сей раз — по закону синуса:

Амплитуда силы тока равна:

Наличие «минуса» в законе изменения тока (13) понять не сложно. Возьмём, к примеру, интервал времени (рис. 2 ).

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Рис. 11. Графики колебаний заряда и тока

Обратите внимание: нули заряда приходятся на максимумы или минимумы тока; и наоборот, нули тока соответствуют максимумам или минимумам заряда.

Используя формулу приведения

запишем закон изменения тока (13) в виде:

Опережение током заряда по фазе на графически проявляется в том, что график тока сдвинут влево на относительно графика заряда. Сила тока достигает, например, своего максимума на четверть периода раньше, чем достигает максимума заряд (а четверть периода как раз и соответствует разности фаз ).

Вынужденные электромагнитные колебания

Как вы помните, вынужденные колебания возникают в системе под действием периодической вынуждающей силы. Частота вынужденных колебаний совпадает с частотой вынуждающей силы.

Вынужденные электромагнитные колебания будут совершаться в контуре, поключённом к источнику синусоидального напряжения (рис. 12 ).

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Рис. 12. Вынужденные колебания

Если напряжение источника меняется по закону:

Источник

Колебательный контур:

Явление возникновения ЭДС индукции при изменении магнитного потока через площадь, ограниченную контуром, называется явлением электромагнитной индукции.

Под явлением самоиндукции понимают возникновение в контуре ЭДС индукции, создаваемой вследствие изменения силы тока в самом контуре. Правило Ленца: возникающий в замкнутом контуре индукционный ток имеет такое направление, при котором созданный им собственный магнитный поток через площадь, ограниченную контуром, стремится компенсировать изменение внешнего магнитного потока, вызвавшее данный ток.

Рассмотрим электрическую цепь, содержащую конденсатор электроемкостью С и катушку (соленоид) индуктивностью L (рис. 15). Такая цепь называется идеальным колебательным контуром или LC-контуром.

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

В отличие от реального колебательного контура, который всегда обладает некоторым электрическим сопротивлением (RЧто такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Пусть в начальный момент времени (t = 0) конденсатор С заряжен так, что на его первой обкладке находится заряд +Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике, а на второй —Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике. При этом конденсатор обладает энергией Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

С течением времени конденсатор начнет разряжаться, и в цепи появится электрический ток, сила l(t) которого будет меняться с течением времени. Поскольку при прохождении такого электрического тока в катушке индуктивности возникнет изменяющийся во времени магнитный поток, то это вызовет появление ЭДС самоиндукции, препятствующей изменению силы тока.

Вследствие этого сила тока в колебательном контуре будет возрастать от нуля до максимального значения в течение некоторого промежутка времени, определяемого индуктивностью катушки.

В момент полной разрядки конденсатора (q = 0) сила тока в катушке I(t) достигнет своего максимального значения Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике. В соответствии с законом сохранения энергии первоначально запасенная в конденсаторе энергия электростатического поля перейдет в энергию магнитного поля, запасенную в этот момент в катушке:

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

После разрядки конденсатора сила тока в катушке начнет убывать. Это также произойдет не мгновенно, поскольку вновь возникающая ЭДС самоиндукции согласно правилу Ленца создаст индукционный ток. Он будет иметь такое же направление, как и уменьшающийся ток в цепи, и поэтому будет «поддерживать» его. Индукционный ток, создаваемый ЭДС самоиндукции катушки, перезарядит конденсатор до начального напряжения обратной полярности — знак заряда на каждой обкладке окажется противоположным начальному.

Соответственно, к моменту исчезновения тока заряд конденсатора достигнет максимального значения Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике. При этом его обкладка, первоначально заряженная положительно, будет заряжена отрицательно (см. рис. 15). Далее процесс повторится с той лишь разницей, что электрический ток будет проходить в противоположном направлении.

Таким образом, в идеальном LC-контуре будут происходить периодические изменения значений силы тока и напряжения, причем полная энергия контура будет оставаться постоянной. В этом случае говорят, что в контуре возникли свободные электромагнитные колебания.

Свободные электромагнитные колебания в LC-контуре — это периодические изменения заряда на обкладках конденсатора, силы тока и напряжения в контуре, происходящие без потребления энергии от внешних источников.

Таким образом, возникновение свободных электромагнитных колебаний в контуре обусловлено перезарядкой конденсатора и возникновением в катушке ЭДС самоиндукции, которая «обеспечивает» эту перезарядку. Заметим, что заряд q(t) конденсатора и сила тока I(t) в катушке достигают своих максимальных значений Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеи Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикев различные моменты времени (см. рис. 15).

Наименьший промежуток времени, в течение которого LC-контур возвращается в исходное состояние (к начальному значению заряда данной обкладки), называется периодом свободных (собственных) электромагнитных колебаний в контуре.

Период свободных электромагнитных колебаний в контуре определяется по формуле Томсона:

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Получим эту формулу, используя закон сохранения энергии. Поскольку полная энергия идеального LC-контура, равная сумме энергий электростатического поля конденсатора и магнитного поля катушки, сохраняется, то в любой момент времени справедливо равенство

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике(1)

Поскольку закономерности гармонических колебаний носят универсальный характер, то можно сравнить колебания в LC-контуре с колебаниями пружинного маятника.

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике(2)

и период его колебаний

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Проанализируем соотношения (1) и (2). Сравним выражения для энергии электростатического поля конденсатора Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеи потенциальной энергии упругой деформации пружины Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеэнергии магнитного поля катушки Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеи кинетической энергии груза Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеАналогом координаты x(t) при колебаниях в электрическом контуре является заряд конденсатора q(t), а аналогом проекции скорости груза Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеслужит сила тока I(t) в колебательном контуре.

Следуя аналогии, заменим в формуле для периода колебаний пружинного маятника т на L и k на Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике, тогда для периода свободных колебаний в LC-контуре получим формулу Томсона:

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Несложные дальнейшие рассуждения позволяют установить аналогии между физическими величинами при электромагнитных и механических колебаниях (табл. 4).

Таблица 4

Сопоставление физических величин, характеризующих электромагнитные и механические колебания

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике
Соответственно, зависимость заряда конденсатора от времени будет иметь такой же характер, как и зависимость координаты (смещения) тела, совершающего гармонические колебания, от времени:

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Также по гармоническому закону (но с другими начальными фазами) будут изменяться сила тока в цепи, напряжение на конденсаторе.

Для определения начальной фазы Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеи амплитуды колебаний заряда Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикенеобходимо знать заряд конденсатора и силу тока в катушке в начальный момент времени (t = 0).

Полная энергия идеального колебательного контура (R = 0) с течением времени сохраняется, поскольку в нем при прохождении тока теплота не выделяется.

Как уже отмечалось, реальный колебательный контур всегда имеет некоторое сопротивление R, обусловленное сопротивлением катушки, соединительных проводов и т. д. Это приводит к тому, что электромагнитные колебания в реальном контуре с течением времени затухают, тогда как в идеальном контуре они «будут происходить» сколь угодно долго.

Таким образом, механическим аналогом идеального колебательного контура является пружинный маятник без трения, а механическим аналогом реального колебательного контура — пружинный маятник с трением.

Пример №1

При изменении емкости конденсатора идеального LC-контура на Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике= 50 пФ частота свободных электромагнитных колебаний в нем увеличилась с Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике= 100 кГц до Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике= 120 кГц. Определите индуктивность L контура.

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Решение

Частота колебаний в контуре

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Поскольку частота колебаний в контуре увеличилась (Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике), то электроемкость должна уменьшится, т. е. Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике.

Из условия задачи получаем систему уравнений

Откуда Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Вычитая из первого уравнения второе, получаем

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Ответ: L = 0,015 Гн.

Пример №2

Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С = 400пФ и катушки индуктивностью L=10 мГн. Определите амплитудное значение силы тока Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикев контуре, если амплитудное значение напряжения на конденсаторе Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике= 500 В.

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Решение

Максимальная энергия электростатического поля конденсатора

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

а максимальная энергия магнитного поля катушки

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Так как контур идеальный (R = 0), то его полная энергия не меняется с течением времени. Кроме того, в момент, когда заряд конденсатора максимален, сила тока в катушке равна нулю, а в момент, когда заряд конденсатора равен нулю, сила тока в ней максимальна. Это позволяет утверждать, что максимальные энергии в конденсаторе и катушке равны: Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике, т. е.

откуда Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Ответ: Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике.

Колебательный контур и свободные электромагнитные колебания в контуре

Явление возникновения ЭДС в любом контуре при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, называется явлением электромагнитной индукции.

Под явлением самоиндукции понимают возникновение в замкнутом проводящем контуре ЭДС индукции, создаваемой вследствие изменения силы тока в самом контуре.

Правило Ленца: возникающий в замкнутом проводящем контуре индукционный ток имеет такое направление, при котором созданный им магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, стремится компенсировать изменение магнитного потока, вызвавшее данный ток.

Рассмотрим электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных конденсатора электроемкостью Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеи катушки (соленоида) индуктивностью Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике(рис. 29, а), называемую идеальным колебательным контуром или Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике-контуром. Электрическое сопротивление идеального контура считают равным нулю Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеСледовательно, идеальный колебательный контур является упрощенной моделью реального колебательного контура.

Подключив (при помощи ключа Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеисточник тока, зарядим конденсатор до напряжения Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикесообщив ему заряд Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике(рис. 29, б). Следовательно, в начальный момент времени Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеконденсатор заряжен так, что на его обкладке 1 находится заряд Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеа на обкладке 2 — заряд Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеПри этом электростатическое поле, создаваемое зарядами обкладок конденсатора, обладает энергией Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике
Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Рассмотрим процесс разрядки конденсатора в колебательном контуре. После соединения заряженного конденсатора с катушкой (при помощи ключа Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике(рис. 30) он начнет разряжаться, так как под действием электрического поля, создаваемого зарядами на обкладках конденсатора, свободные электроны будут перемещаться по цепи от отрицательно заряженной обкладки к положительно заряженной. На рисунке 30 стрелкой показано начальное направление тока в электрической цепи.

Таким образом, в контуре появится нарастающий по модулю электрический ток, сила Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикекоторого будет изменяться с течением времени (рис. 31, а). Но мгновенная разрядка конденсатора невозможна, так как изменение магнитного поля катушки, создаваемое нарастающим по модулю током, вызывает возникновение вихревого электрического поля. Действительно, в катушке индуктивности возникнет изменяющийся во времени магнитный поток, который вызовет появление ЭДС самоиндукции. Согласно правилу Ленца ЭДС самоиндукции стремится противодействовать вызвавшей ее причине, т. е. увеличению силы тока по модулю.

Вследствие этого модуль силы тока в колебательном контуре будет в течение некоторого промежутка времени плавно возрастать от нуля до максимального значения Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеопределяемого индуктивностью катушки и электроемкостью конденсатора (рис. 31, б).
Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

При разрядке конденсатора энергия его электростатического поля превращается в энергию магнитного поля катушки с током. Согласно закону сохранения энергии суммарная энергия идеального колебательного контура остается постоянной с течением времени (уменьшение энергии электростатического поля конденсатора равно увеличению энергии магнитного поля катушки):

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

где Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике— мгновенное значение заряда конденсатора и Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике— сила тока в катушке в некоторый момент времени Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикепосле начала разрядки конденсатора.

В момент полной разрядки конденсатора Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикесила тока в катушке Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикедостигнет своего максимального по модулю значения Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике(см. рис. 31, б). В соответствии с законом сохранения энергии запасенная в конденсаторе энергия электростатического поля перейдет в энергию магнитного поля, запасенную в этот момент в катушке:

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

После разрядки конденсатора сила тока в катушке начинает убывать по модулю. Это также происходит не мгновенно, поскольку вновь возникающая ЭДС самоиндукции согласно правилу Ленца создает индукционный ток. Он имеет такое же направление, как и уменьшающийся по модулю ток в цепи, и поэтому «поддерживает» его. Индукционный ток, создаваемый ЭДС самоиндукции катушки, перезаряжает конденсатор до начального напряжения Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикено знак заряда на каждой обкладке оказывается противоположным знаку начального заряда. Соответственно, к моменту исчезновения тока заряд конденсатора достигнет максимального значения Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеПри этом его обкладка, первоначально заряженная положительно, будет заряжена отрицательно. Далее процесс повторится с той лишь разницей, что электрический ток в ко туре будет проходить в противоположном направлении, что отражено на рисунке 31, а.

Таким образом, в идеальном Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике-контуре будут происходить периодические изменения значений силы тока и напряжения, причем полная энергия контура будет оставаться постоянной. В этом случае говорят, что в контуре возникли свободные электромагнитные колебания.

Свободные электромагнитные колебания в LC-контуре — это периодические изменения заряда на обкладках конденсатора, силы тока и напряжения в контуре, происходящие без пополнения энергии от внешних источников.

Таким образом, существование свободных электромагнитных колебаний в контуре обусловлено перезарядкой конденсатора, вызванной возникновением ЭДС самоиндукции в катушке. Заметим, что заряд Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеконденсатора и сила тока Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикев катушке достигают своих максимальных значений Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикев различные момента времени (см. рис. 31 а, б).

Наименьший промежуток времени, в течение которого LC-контур возвращается в исходное состояние (к начальным значениям заряда на каждой из обкладок), называется периодом свободных (собственных) электромагнитных колебаний в контуре.

Получим формулу для периода свободных электромагнитных колебаний в контуре, используя закон сохранения энергии. Поскольку полная энергия идеального Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике-контура, равная сумме энергий электростатического поля конденсатора и магнитного поля катушки, сохраняется, то в любой момент времени справедливо равенство:
Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Процессы, происходящие в колебательном контуре, аналогичны колебаниям пружинного маятника. Для полной механической энергии пружинного маятника в любой момент времени:

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

где Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике— жесткость пружины, Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике— масса груза, Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике— проекция смещения тела от положения равновесия, Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике— проекция его скорости на ось Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Период его колебаний:

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Проанализируем соотношения (1) и (2). Видно, что энергия электростатического поля конденсатора Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеявляется аналогом потенциальной энергии упругой деформации пружины Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеСоответственно, энергия магнитного поля катушки Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикекоторая обусловлена упорядоченным движением зарядов, является аналогом кинетической энергии груза Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеСледовательно, аналогом координаты Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикепружинного маятника при колебаниях в электрическом контуре является заряд конденсатора Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеТогда, соответственно, аналогом проекции скорости груза будет сила тока в колебательном контуре, поскольку сила тока характеризует скорость изменения заряда конденсатора с течением времени.

Следуя проведенной аналогии, заменим в формуле для периода колебаний пружинного маятника массу Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикена индуктивность Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеи жесткость Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикетогда для периода свободных колебаний в Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике-контуре получим формулу:

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

которая называется формулой Томсона.

Несложные дальнейшие рассуждения позволяют установить аналогии между физическими величинами при электромагнитных и механических колебаниях (табл. 4).

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеДля наблюдения и исследования электромагнитных колебаний применяют электронный осциллограф, на экране которого получают временную развертку колебаний (рис. 32).

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Зависимость заряда конденсатора от времени имеет такой же вид, как и зависимость координаты (проекции смещения) тела, совершающего гармонические колебания, от времени:

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Также по гармоническому закону изменяются сила тока (но с другой начальной фазой) в цепи и напряжение на конденсаторе.

Для определения начальной фазы Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикеи максимального заряда Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикенеобходимо знать заряд конденсатора и силу тока в катушке в начальный момент времени Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Отметим, что колебательный контур, в котором происходит только обмен энергией между конденсатором и катушкой, называется закрытым.

Полная энергия идеального колебательного контура Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикес течением времени сохраняется, поскольку в нем при прохождении тока теплота не выделяется. Реальный колебательный контур всегда имеет некоторое электрическое сопротивление Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикекоторое обусловлено сопротивлением катушки и соединительных проводов. Это приводит к тому, что электромагнитные колебания в реальном контуре с течением времени затухают, тогда как в идеальном контуре они будут происходить сколь угодно долго.

Таким образом, механическим аналогом идеального колебательного контура является пружинный маятник без учета трения, а механическим аналогом реального колебательного контура — пружинный маятник с учетом трения.

Пример решения задачи:

Идеальный колебательный контур состоит из конденсатора емкостью Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикепФ и катушки индуктивностью Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикемГн. Определите максимальное значение силы тока Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикев контуре, если максимальное значение напряжения на конденсаторе Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике
Дано:

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике
Решение

Максимальная энергия электростатического поля конденсатора:

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике
а максимальная энергия магнитного поля катушки:

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Так как контур идеальный Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикето его полная энергия сохраняется с течением времени. По закону сохранения энергии Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физикет. е.

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике
Ответ: Что такое контур в физике. Смотреть фото Что такое контур в физике. Смотреть картинку Что такое контур в физике. Картинка про Что такое контур в физике. Фото Что такое контур в физике

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *