Урок: 64 (78) Вільні електромагнітні коливання, Коливальний контур. Вимушені електромагнітні коливання.

Вільні коливання можуть бути не тільки механічними, а й електромагнітними. Електромагнітні коливання відбуваються в електричних колах.

Електромагнітними коливаннями називають зміну заряду, напруги і сили струму.

Система, в якій можуть відбуватися вільні електромагнітні коливання, складається з конденсатора і котушки,приєднаної до його пластин (обкладок). Таку систему називають коливальним контуром.

Після зарядження конденсатора в системі виникають вільні електромагнітні коливання, конденсатор починає розряджатися і в колі викає електричний струм. Виявляється, сила струму не відразу досягає максимального значення, а збільшується поступово. Це пов`язано з явищем самоіндукції. ЕРС самоіндукції виникає під час виникнення струму в колі і перешкоджає його збільшенню, тому струм у колі збільшується поступово, а заряд конденсатора поступово зменшується до нуля. В той момент часу, коли заряд конденсатора дорівнює нулю, сила струму в колі має максимальне значення. Після цього сила струму буде зменшуватися, а заряд конденсатора збільшуватися і процес повториться.

Період вільних електромагнітних коливань у коливальному контурі визначається формулою Томсона:

де L - індуктивність котушки; C – ємність конденсатора.

Подібно до того, як координата тіла під час механічних коливань пружинного або математичного маятника змінюється за законом синуса або косинуса, так і заряд конденсатора,напруга на ньому та сила струму в контурі змінюється за гармонічним законом:

Вимушеними електромагнітними коливаннями називають процеси,що відбуваються в електричних колах під дією зовнішньої періодичної ЕРС джерела струму.

Струм, сила і напрям якого періодично, за законом синуса або косинуса, змінюється називають змінним.

Одним із найпростіших генераторів змінного струму є провідна рамка, що обертається у магнітному полі.

Через рамку проходить магнітний потік, що змінюється за формулою:

Відповідно до закону електромагнітної індукції в рамці буде виникати ЕРС, яка змінюватиметься за законом:

- амплітудне значення ЕРС.

Частота вимушених коливань, що виникають при цьому дорівнює частоті зміни ЕРС. Частота змінного струму, який виробляє генератор, пов`язана з частотою обертання ротора генератора співвідношенням:

Домашнє завдання:

1. Вивчити матеріал теми і скласти конспект §16, с.119, с.120, підручник Фізика і астрономія (рівень стандарту, за навчальною програмою авторського колективу під керівництвом О.І. Ляшенка) підручник для 11 класу авт. М.В. Головко, І.П. Крячко, Ю.С. Мельник, Л.В. Непорожня, В.В. Сіпій.

2. Дати відповіді на запитання:

1) Що називають електромагнітними коливаннями?

2) Що називають коливальним контуром ?

3) За якою формулою розраховують період вільних електромагнітних коливань у коливальному контурі ?

4) Що називають вимушеними електромагнітними коливаннями ?

5) З чого складається коливальний контур?

6) За якими законами змінюються коливання заряду конденсатора, сили струму, ЕРС? Запишіть формули.

Підручник