Колебания заряда совершаются по закону
(24.9)
с частотой
, меньшей собственной частоты контура
.
Период затухания колебаний
.
Амплитуда затухающих колебаний уменьшается с течением времени (рис. 24.4) и тем быстрее, чем больше коэффициент затухания b.

Логарифмический декремент затухания определяется формулой
(24.10)
где N - число колебаний, в течение которых амплитуда уменьшается в е раз.
Добротность контура
. (24.11)
Полное сопротивление контура
, (24.12)
где
- индуктивное сопротивление,
- емкостное сопротивление цепи.
Величина
называется реактивным сопротивлением контура.
Сдвиг фаз между током и напряжением
. (24.13)
Чтобы вызвать вынужденные колебания в электромагнитном контуре, в него нужно включить последовательно с элементами контура переменную ЭДС или подать переменное напряжение (рис. 24.5):
.
|
В этом случае линейное неоднородное дифференциальное уравнение примет вид
(24.14)
где
- коэффициент затухания свободных колебаний в контуре;
- циклическая частота свободных незатухающих колебаний (т.е. при R = 0).
Заряд конденсатора колеблется гармонически с той же циклической частотой w:

Амплитуда и начальная фаза находятся по формулам
(24.15)
и
(24.16)
Сила тока при установившихся вынужденных колебаниях в контуре
. (24.17)
Амплитуда тока
и начальная фаза -
находятся по формулам
(24.18)
где
- полное сопротивление контура.
. (24.19)
Падения потенциалов на отдельных участках показанной на рис. 24.5 цепи переменного тока
: конденсаторе емкостью С, сопротивлении R и катушке индуктивности L равны соответственно:



Колебания
происходят в одной фазе с колебаниями тока в цепи,
опережает ток по фазе на
, а
отстает от тока по фазе на
На рис. 24.5 представлена векторная диаграмма амплитуд падений напряжений
и
. Амплитуды значений
и
соответственно равны:

Амплитуда приложенного напряжения U должна быть равна геометрической сумме амплитуд этих напряжений. Как видно из рис. 24.5, угол j определяет разность фаз между напряжением и силой тока.
Если в цепи переменного тока (см. рис. 24.5)

то угол сдвига фаз между напряжением и силой тока обращается в нуль (j = 0). Условию
удовлетворяет частота
=
.
В данном случае полное сопротивление Z цепи становится наименьшим, равным активному сопротивлению R. Ток в цепи определяется активным сопротивлением, принимая наибольшие значения при данном U. При этом
, а падения напряжений на L и C одинаковы по амплитуде и противоположны по фазе.
Рассмотренное явление называется резонансом напряжений U, так как при этом происходит взаимная компенсация напряжений
и
.
Векторная диаграмма для резонанса напряжений приведена на рис. 24.6.
|