Розглянемо чому в контурі виникають коливання
Зарядимо конденсатор, під'єднав його на деякий час до батареї за допомогою перемикача
Підключимо до конденсатора котушку індуктивності, отримаємо замкнене коло.
Що ж відбувається в самому коливальному контурі?
а) - при замиканні контура вимикачем верхня обкладинка конденсатора має позитивний заряд, а нижня| - негативний|заперечний|. У цей момент (відмічений на графіці крапкою|точкою| О) струму|току| в контурі немає, а вся енергія, накопичена конденсатором, зосереджена в електричному полі між його обкладаннями.
де q – заряд конденсатора, С – його електроємність.
б) конденсатор починає розряджатися. У котушці|катушці| з'являється|появляється| струм|тік|, а навколо|навкруг| її витків - магнітне поле.
По мірі зарядки конденсатора енергія електричного поля зменшується, але одночасно зростає енергія магнітного поля.
До моменту повної|цілковитого| розрядки конденсатора (рис.4,б), відміченого на графіці цифрою 1, коли напруга|напруження| на його обкладаннях впаде до нуля|нуль-індикатора|, струм|тік| в котушці|катушці| і енергія магнітного поля досягнуть найбільших значень.
Де L - індуктивність котушки
І – амплітудне значення сили змінного струму.
Здавалося б, що у цей момент струм|тік| в контурі повинен був припинитися.
в) в котушці виникає|тому що| ЕРС самоіндукції, під дією якої в контурі проходить струм, але в зворотному напрямку. Це буде|та| до тих пір, поки не витратилася вся енергія магнітного поля. При цьому конденсатор знову заряджається.
До моменту часу, відміченому на графіці цифрою 2, коли енергія магнітного поля витратилася, конденсатор знов|знову| виявиться зарядженим, тільки|лише| тепер на його нижньому обкладанні - позитивний заряд, а на верхній - негативний|заперечний|.
г) Тепер електрони почнуть|розпочинатимуть| зворотний рух в напрямі|направленні| від верхнього обкладання через котушку|катушку| до нижнього обкладання конденсатора. Конденсатор розряджається.
До моменту 3 конденсатор розрядиться, а магнітне поле котушки|катушки| досягне найбільшого значення.
д) конденсатор заряджається. І знову ЕРС самоіндукції "пожене" по дроту|проводу| котушки|катушки| електрони, перезаряджаючи тим самим конденсатор.
У момент часу 4 буде таке ж полягання|достаток| електронів в контурі, як в первинний|початковий| момент 0. Закінчилося одне повне|цілковите| коливання.
Природно, що заряджений конденсатор знов|знову| розряджатиметься в| котушку|катушку|, перезаряджатися і відбудуться друге, за ним третє, четверте т. д. коливання. Іншими словами, в контурі виникне змінний електричний струм|тік|, електричні коливання. Але|та| цей коливальний процес в контурі не нескінченний|безконечний|. Він продовжується|триває| до тих пір, поки вся енергія, отримана|одержувати| конденсатором від батареї, не витратилася в подолання|здолання| опору дроту|проводу| котушки|катушки| контура.
Такі коливання в контурі є|з'являються| вільними, отже, затухаючими.
А в будь-який інший час повна енергія коливального контуру дорівнює сумі енергій електричного і магнітного полів:
Електричний коливальний контур теж|також| володіє власною частотою. Власна частота коливань залежить, по-перше, від індуктивності котушки|катушки|. Чим більше число витків і діаметр котушки|катушки|, тим більше її індуктивність, тим більше буде тривалість періоду кожного коливання. Власна частота коливань в контурі буде відповідно менша. І, навпаки, із|із| зменшенням індуктивності котушки|катушки| скоротиться період коливань - зросте власна частота коливань в контурі.
Частота коливань в контурі залежить, по-друге, від ємкості|місткості| конденсатора. Чим більше ємкість|місткість|, тим більший заряд може накопичити|скупчувати| конденсатор, тим більше буде потрібно часу для його перезарядки, а це зменшить частоту коливань в контурі. Із|із| зменшенням ємкості|місткості| конденсатора частота коливань і контурі зростає. Таким чином, власну частоту затухаючих коливань в контурі можна регулювати зміною індуктивності котушки|катушки| або ємкості|місткості| конденсатора.
Коливальний контур характеризується власною частотою:
Період власних електромагнітних коливань, відповідно, обчислюється за формулою:
Ця формула була вперше|уперше| отримана|одержувати| англійським ученим В.Томсоном і називається формулою Томсона.
Фізичні процеси, що відбуваються|походять| в коливальному контурі, супроводжуються|супроводжується| безперервними перетвореннями одного виду енергії в іншій, а саме: енергія електричного заряду конденсатора перетворюється на енергію магнітного поля котушки|катушки| і навпаки. При цьому, в повній|цілковитій| відповідності із|із| законом збереження|зберігання| і перетворення енергії, повна|цілковита| енергія в коливальному контурі залишається величиною постійною:
W=const