- •35. Самостоятельный газовый разряд, его типы и применение.
- •36. Плазма, ее свойства и применение.
- •37. Магнитное поле. Опыты Эрстеда. Магнитный момент витка с током.
- •38. Вектор магнитной индукции. Его связь с магнитной напряженностью.
- •39. Графическое изображение магнитного поля. Отличие линий магнитного поля от линий электростатического поля.
- •40. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямого тока.
- •41. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле в центре кругового проводника с током.
- •42. Взаимодействие проводников с током. Закон Ампера.
- •43. Магнитное поле движущегося заряда.
- •44. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.
- •45. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Ускорители элементарных частиц.
- •46. Эффект Холла.
- •47. Циркуляция вектора магнитной индукции. Ее сравнение с циркуляцией напряженности электростатического поля.
- •48. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля.
- •49. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.
- •50. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца.
- •51. Вывод закона Фарадея из закона сохранения энергии.
- •52. Индуктивность контура. Самоиндукция. Э.Д.С. Самоиндукции.
- •53. Явление взаимной индукции. Принцип работы трансформатора.
- •54. Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля.
- •55. Магнетики. Молекулярные токи. Магнитные моменты атомов.
- •56. Диа- и парамагнетики. Их намагниченность.
- •58. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость вещества.
- •57. Природа ферромагнетизма. Свойства ферромагнетиков.
- •60. Вихревое электрическое поле.
- •61. Ток смещения.
- •62. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля.
- •66. Дифференциальное уравнение электромагнитной волны. Плоские электромагнитные волны.
- •67. Энергия и импульс электромагнитных волн. Вектор Умова-Пойнтинга.
- •68. Излучение диполя. Применение электромагнитных волн.
- •59. Типы жидких кристаллов. И т.Д.
- •64. Свободные затухающие колебания в колебательном контуре.
- •63. Свободные гармонические колебания в колебательном контуре.
- •64. Вынужденные колебания в электрических цепях.
- •1. Электрический заряд. Опыты Милликена. Закон сохранения заряда.
- •2. Закон Кулона.
- •3. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции.
- •4. Графическое изображение электростатического поля. Поток вектора напряженности.
- •5. Электрический диполь. Поле диполя.
- •10. Потенциал электростатического поля.
- •11. Связь потенциала с напряженностью электростатического поля.
- •12. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Виды поляризации.
- •14. Электрическое смещение. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике.
- •16. Проводники в электростатическом поле. Граничные условия на границе «проводник-вакуум».
- •17. Электроемкость уединенного проводника. Единица электроемкости.
64. Свободные затухающие колебания в колебательном контуре.
Свободные затухающие колебания в колебательном контуре обусловлены перехо-дом электрической энергии конденсатора в магнитную энергию индуктивностиив виде тепловой потери.
Дифференциальное управление затухающих свободных ко-лебаний в электрическом контуре имеет вид:
(7.1)
где – заряд на обкладках конденсатора.
Решение уравнения (7.1) имеет вид: (7.2) где– начальный заряд на обкладках конденсатора;– коэффициент затухания;
– циклическая частота затухающих колебаний;
– частота собственных колебаний контура;
– начальная фаза колебаний.
Напряжение на обкладках конденсатора изменяется со временем по аналогичному закону, т.к. .
(7.3) где .
Амплитуда колебательного процесса убывает со временем по экспоненте (рис.7.1).
Для возникновения в контуре свободных затухающих колебаний необходимо выполнение условий: . (7.4)
При этом
или (7.5)
Если , то процесс разряда конденсатора в конту-ре перестает быть колебательным и становится апериоди-ческим (рис. 7.1,б).
Сопротивление, при превышении которого в контуре не возникают периодические колебания, называется критичес-ким и определяется из условия: . (7.6)
Количественной характеристикой затухающих колебаний является логарифмический декремент затухания, который определяется как натуральный логарифм отношения ампли-туд, вычисленных через период: (7.7)
Для большей точности при проведении экспериментов удобнее сравнивать амплитуды, отстоящие друг от друга не на один, а на периодов (например, на рис.7.1,а ). Легко убедиться, что в этом случае (7.8)
Логарифмический декремент затухания можно опреде-лить как величину, обратную числу колебаний, после кото-рых амплитуда уменьшается относительно значения враз.
Для характеристики затухания колебательно контура поль-зуются также величиной, называемой добротностью: (7.9)
Добротностью контура тем выше, чем меньше затухания в нем.
В радиотехнических устройствах (радиоприемники, пе-редатчики и другие) важной характеристикой является ши-рина полосы пропускания или избирательность контура. Чем больше добротность, тем уже полоса пропускания и, соот-ветственно, выше избирательность и помехозащищенность устройств.
63. Свободные гармонические колебания в колебательном контуре.
64. Вынужденные колебания в электрических цепях.
Процессы, возникающие в электрических цепях под действием внешнего периодического источника тока, называются вынужденными колебаниями.
Вынужденные колебания, в отличие от собственных колебаний в электрических цепях, являются незатухающими. Периодический внешний источник обеспечивает приток энергии к системе и не дает колебаниям затухать, несмотря на наличие неизбежных потерь.
Особый интерес представляет случай, когда внешний источник, напряжение которого изменяется по гармоническому закону с частотой ω, включен в электрическую цепь, способную совершать собственные свободные колебания на некоторой частоте ω0.
Если частота ω0 свободных колебаний определяется параметрами электрической цепи, то установившиеся вынужденные колебания всегда происходят на частоте ω внешнего источника.
Для установления стационарных вынужденных колебаний необходимо некоторое время Δt после включения в цепь внешнего источника. Это время по порядку величины равно времени τ затухания свободных колебаний в цепи.
Электрические цепи, в которых происходят установившиеся вынужденные колебания под действием периодического источника тока, называются цепями переменного тока.
Рассмотрим последовательный колебательный контур, то есть RLC-цепь, в которую включен источник тока, напряжение которого изменяется по периодическому закону (рис. 5.3.1):
|
e(t) = 0 cos ωt, |
|
где 0 – амплитуда, ω – круговая частота.
Рисунок 5.3.1. Вынужденные колебания в контуре. |
Предполагается, что для электрической цепи, изображенной на рис. 5.3.1, выполнено условие квазистационарности. Поэтому закон Ома можно записать для мгновенных значений токов и напряжений:
|
|
Величина – это перенесенная с изменением знака из правой части уравнения в левую ЭДС самоиндукции катушки. Эту величину принято называтьнапряжением на катушке индуктивности.
Уравнение вынужденных колебаний можно записать в виде
|
uR + uC + uL = e(t) = 0 cos ωt, |
|
где uR(t), uC(t) и uL(t) – мгновенные значения напряжений на резисторе, конденсаторе и катушке соответственно. Амплитуды этих напряжений будем обозначать буквами UR, UC и UL. При установившихся вынужденных колебаниях все напряжения изменяются с частотой ω внешнего источника переменного тока. Для наглядного решения уравнения вынужденных колебаний можно использовать метод векторных диаграмм.