Электромагнитные колебания.

Периодическое изменение заряда, тока, напряжения, электрического и магнитного поля называют электромагнитными колебаниями.

Колебательным контуром является цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности, позволяющая получать электромагнитные колебания.

Свободными электромагнитными колебаниями называются периодически повторяющиеся изменения силы тока в катушке и напряжения между обкладками конденсатора без потребления внешней энергии.

Формула Томсона: , где– индуктивность (Гн (генри));– емкость конденсатора (Ф (фарад)), позволяет рассчитать период электромагнитных колебаний.

Волны

Волнa – это процесс распространения колебаний частиц среды в пространстве со временем. Волна передает энергию без переноса вещества.

Поперечной волной называются волны, в которых колебания происходят перпендикулярно к направлению их распространения.

Продольной волной называются волны, в которых колебания происходят вдоль направления их распространения.

Поперечные упругие волны возникают только в твердых телах.

Продольные волны возникают в любой газообразной среде, а также в жидкостях и твердых телах.

Длиной волны называется кратчайшее расстояние между двумя ближайшими частицами в волне, колеблющимися одинаково и имеющими одинаковые направления и отклонения от положения равновесия.– обозначение длины волны,

Скорость волны – физическая величина, равная отношению длины волны к периоду колебаний ее частиц. или.

Электромагнитной волной называется процесс распространения переменного электромагнитного поля в пространстве или процесс распространения периодически изменяющейся напряженности электрического поля и неразрывно связанной с ней периодически изменяющейся индукцией магнитного поля.

Электромагнитная волна может распространяться и в вакууме.

Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме равна: с=3^.10⁸ м/с – скорость света.

Скорость распространения электромагнитных волн в веществе меньше, чем в вакууме:, т.к.,n – показатель преломления среды.

Длина электромагнитной волны в вакууме вычисляется по формуле:.

Длина электромагнитной волны в вещественной среде:.

Звук – продольная механическая волна в среде. Частота колебаний частиц в среде находиться в диапазоне от 20 до 20000 Гц. Скорость звука не зависит от амплитуды колебаний. Колебания частотой меньше 20 Гц называются инфразвуком. Колебания частотой больше 20000 Гц называются ультразвуком.

Музыкальными звуками называются звуки, издаваемые камертоном или другими гармонически колеблющимися телами.

Громкость звука определяется амплитудой колебаний звучащего тела.

Высота тона определяется частотой колебаний.

Тембр – это качество звука, зависящее от состава звука.

Шум – это сочетание беспорядочных звуков различной частоты.

Эхо – это звуковая волна, отраженная какой-либо преградой и возвратившаяся в то же место, откуда она начала распространяться. Скорость звука в воздухе равна 340м/с.

Примеры решения задач

1. На рисунке представлен график зависимости смещения тела х от времени t при механических колебаниях. Определите по графику амплитуду, частоту и период колебаний.

2. Колебание груза на пружине описывается уравнением . Определите амплитуду, период и частоту колебаний.

Решение: . Так как

Ответ: 0,1 м; 4 с; 0,25 Гц.

3. Материальная точка колеблется с частотой 10 кГц. Определите период и число колебаний в минуту.

Решение: .

Ответ: 10^-4с; 6^.10⁵

4. Подводная лодка всплыла на расстоянии =100м от берега, вызвав волны на поверхности воды. Волны дошли до берега заt₁=20с, причем за последующие t₂=15с было N=30 всплесков волн о берег. Каково расстояние между гребнями соседних волн?

Решение: . Так как и.

Ответ: 2,5 м

5. На каком расстоянии от отвесной скалы находится человек, если, хлопнув в ладоши, он через 1с услышал эхо хлопка?

Решение: .Ответ: 170 м.

6. Какую индуктивность надо включить в колебательный контур, чтобы при емкости 2 мкФ получить частоту 1000 Гц?

Решение: Так как.

Ответ: 12,67 мГн