ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
6. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ И
УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ
6.1. СОБСТВЕННЫЕ НЕЗАТУХАЮЩИЕ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ
1. Периодические колебания величин, характеризующих электрические и магнитные поля, называ-
ются электромагнитными колебаниями.
2. Различают колебания полей, связанных с зарядами и токами, и колебания полей, существующих
в отрыве от зарядов и токов. Первые имеют место в электрических цепях, вторые – в электромагнитных
волнах.
3. Электрическая цепь, в которой могут происходить электромагнитные колебания, называется ко-
лебательным контуром.
Колебательным контуром может служить любая цепь, даже простой отрезок провода; необходимо
только определённое соотношение между электроёмкостью, индуктивностью и сопротивлением цепи
(
R
,
L
,
C
– свойства, присущие любой цепи, любому проводнику).
4. Если электрическое и магнитное поля в колебательном контуре пространственно разобщены и
локализованы в сравнительно небольших областях, контур называется закрытым (контур с сосредото-
ченными параметрами). В противном случае контур называется открытым (контур с распределёнными
параметрами).
5. Простейший закрытый колебательный контур – это соединенные между собой конденсатор и ка-
тушка индуктивности. Хотя катушка обладает некоторой ёмкостью, а конденсатор – индуктивностью,
будем полагать, что ёмкость сосредоточена только в конденсаторе, индуктивность – только в катушке и,
кроме того, омическое сопротивление контура равно нулю (такой закрытый контур называется идеаль-
ным).
6. Чтобы в контуре возникли электромагнитные колебания контур необхо-
димо вывести из состояния равновесия. Для этого достаточно зарядить конден-
сатор (или возбудить ток в катушке) и предоставить контур самому себе. При-
соединим конденсатор к источнику постоянного напряжения (рис. 6.1).
В процессе зарядки обкладки конденсатора приобретут разноимённые заряды
0
q
±
, в результате чего в конденсаторе возникнет электрическое поле с энергией
C
q
W
E
2
2
0
=
,
где
C
– ёмкость конденсатора.
7. Переключим конденсатор на катушку. Концы катушки приобретут потенциалы обкладок, внутри
провода катушки возникнет электростатическое поле. Это поле приведёт в направленное движение сво-
бодные заряды катушки. Начнётся нейтрализация зарядов на обкладках конденсатора – разрядка кон-
денсатора. Разрядный ток будет нарастать, но постепенно вследствие самоиндукции: ЭДС самоиндук-
ции будет препятствовать мгновенному нарастанию тока. Напряжение, приложенное к катушке, ускоря-
ет носители тока, ЭДС самоиндукции, напротив, тормозит их.
На рисунке 6.2,
а
изображена часть витка катушки. Ток течёт в сторону убыли потенциала. В этом
направлении действуют на положительные заряды силы электростатического поля. Виток пронизывает-
ся нарастающим магнитным полем (ток в катушке растёт). Изменяющееся магнитное поле создаст в ка-
тушке и за её пределами вихревое электрическое поле. Силы этого поля вызовут в витке ток самоин-
дукции такого направления, что магнитное поле этого тока будет препятствовать нарастанию магнитно-
го потока пронизывающего виток. Чтобы магнитное поле тока самоиндукции было противоположно
магнитному полю тока в катушке, необходимо, чтобы линии вихревого электрического поля были на-
правлены так, как это показано на рисунке (это направление соответствует направлению тока самоин-
дукции).
Рис. 6.1
L
С
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 129
- 130
- 131
- 132
- 133
- …
- следующая ›
- последняя »
