СВОБОДНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ В КОНТУРЕ
Колебательные контуры представляют собой устройства, состоящие из электрически соединенных катушек индуктивности и конденсаторов, и служат для получения электрических колебаний. Различают свободные и вынужденные электрические колебания.
Рассмотрим процессы, происходящие в колебательном контуре, состоящем из конденсатора С и подключенной к нему катушки индуктивности L (рис. 1.9). Когда переключатель S находится в положении 1, конденсатор заряжается до
напряжения источника GB. Если после этого в момент t = 0 ключ перевести в положение 2, то конденсатор начнет разряжаться через катушку и в контуре потечет ток. Резкому нарастанию тока препятствует ЭДС самоиндукции катушки, имеющая наибольшее значение в момент ее подключения к конденсатору. По мере разрядки конденсатора ЭДС самоиндукции уменьшается, ток через катушку увеличивается, а напряжение на конденсаторе uс уменьшается (рис. 1.10).
В момент времени 
конденсатор полностью разрядится ( 
), а ток достигнет максимального значения 
. Прекращению тока в цепи при uс = 0 препятствует ЭДС самоиндукции катушки, и он уменьшается постепенно, не изменяя своего направления. Этим током снова начинает заряжаться конденсатор, но знаки зарядов на его обкладках будут противоположными первоначальным. К моменту 
ток уменьшается до нуля, а напряжение на конденсаторе достигает максимального значения, но противоположной полярности.
С момента времени конденсатор снова начнет разряжаться через катушку. В контуре возникнет и будет нарастать ток, протекающий теперь в обратном направлении. В момент 
этот ток достигнет максимального значения, а напряжение на конденсаторе уменьшится до нуля. Затем ток начнет уменьшаться и, протекая через конденсатор, к моменту времени 
перезарядит его до максимального напряжения, полярность которого совпадает с первоначальной.
Далее описанные процессы повторяются.
Периодические изменения тока в контуре и напряжения на его элементах, происходящие благодаря начальной зарядке конденсатора, называют свободными электрическими колебаниями. Они вызваны периодическим переходом потенциальной энергии электрического поля
конденсатора в кинетическую энергию магнитного поля катушки.
По форме свободные электрические колебания в контуре являются синусоидальными, или гармоническими. Они характеризуются амплитудой Um и периодом Т или частотой 
.
Для тока свободных колебаний элементы L и С включены параллельно, поэтому напряжения на них равны: 
. Из этого следует XL = Хс, или 
. Последнее равенство позволяет определить частоту собственных колебаний:
Индуктивное 
. или емкостное Хс сопротивление элементов контура на частоте собственных колебаний называют характеристическим или волновым сопротивлением контура и обозначают греческой буквой 
:
Подставив в это равенство значение 
, определяемое выражением (1.1), получим
Если бы при периодической перезарядке конденсатора не было потери энергии, то свободные колебания в контуре длились бы бесконечно долго, т. е. являлись бы незатухающими. Однако часть энергии теряется на нагрев провода катушки, вводимых в нее сердечников, на вихревые токи, токи утечки, излучение контуром электромагнитных волн. Поэтому амплитуда электрических колебаний в контуре уменьшается от периода к периоду, и с течением времени свободные колебания в контуре прекращаются.
Такие электрические колебания называются затухающими. Затухающие колебания оценивают затуханием контура d, представляющим собой отношение активного сопротивления R контура к характеристическому, т. е.
На практике для оценки качеста контура вместо затухания обычно применяется обратная величина Q, называемая добротностью контура:
