Изучение явления резонанса в колебательном контуре. Боков П.Ю - 3 стр.

UptoLike

2
где
I - ток, протекающий в контуре;
q
- заряд на пластине конденсато-
ра;
ε
0
- амплитуда напряжения источника ЭДС;
ω
- частота источника
ЭДС. Так как сила тока
I
dq
dt
= , то уравнение (1) можно записать в сле-
дующем виде:
L
dq
dt
R
dq
dt
q
C
t
2
2
++=εω
0
si n
. (2)
Разделим обе части уравнения на
L и введем обозначения
R
LLC
2
1
==δω,,
0
2
(3)
где
ω
0
- собственная частота колебательного контура в отсутствие
затухания,
δ
- коэффициент затухания колебаний.
С учетом обозначений уравнение (2) может быть преобразова-
но к следующему виду:
dq
dt
dq
dt
q
L
t
2
2
0
2
2+⋅ + = δω
ε
ω
0
si n . (4)
Для установившихся колебаний решение этого уравнения будет
выглядеть следующим образом:
qq t
=
0
si n ( ) ,
ω
θ
(5)
где
q
L
0
2
4
=
⋅−+
ε
ωω ωδ
0
0
22 22
( )
, (6)
tgθ
ωδ
ωω
=
2
0
22
. (7)
Используя выражение (5) для
q
, можно установить закон изме-
нения тока в цепи
I
dq
dt
qtqt= = ⋅⋅ = ⋅⋅
00
ωωθ ωωϕcos( ) sin( ), (8)
где
ϕθ
π
=−
2
- разность фаз между ЭДС и током в цепи, а
tg
L
C
R
ϕ
ωω
ωδ
ω
ω
=
=
2
0
2
2
1
. (9)
С учетом (6) можно записать выражение для зависимости ам-
плитуды тока в цепи от частоты ЭДС
                                      2

где I - ток, протекающий в контуре; q - заряд на пластине конденсато-
ра; ε 0 - амплитуда напряжения источника ЭДС; ω - частота источника
                               dq
ЭДС. Так как сила тока I =        , то уравнение (1) можно записать в сле-
                               dt
дующем виде:
                   d 2q       dq q
               L     2
                          +R      +     = ε 0 ⋅ sin ωt .        (2)
                    dt        dt C
        Разделим обе части уравнения на L и введем обозначения
                           R               1
                               = δ,            = ω 20 ,         (3)
                          2L              LC
где ω 0 - собственная частота колебательного контура в отсутствие
затухания, δ - коэффициент затухания колебаний.
        С учетом обозначений уравнение (2) может быть преобразова-
но к следующему виду:
                 d 2q         dq                ε
                    2
                       + 2δ ⋅     + ω 20 ⋅ q = 0 ⋅ sin ωt .     (4)
                 dt           dt                L
        Для установившихся колебаний решение этого уравнения будет
выглядеть следующим образом:
                          q = q 0 ⋅ sin( ωt − θ),               (5)
где
                                      ε0
                q0 =                                     ,      (6)
                       L ⋅ ( ω 0 − ω 2 ) 2 + 4ω 2 δ 2
                                2


                                             2ωδ
                                  tgθ =               .            (7)
                                          ω 20 − ω2
       Используя выражение (5) для q, можно установить закон изме-
нения тока в цепи
             dq
         I =    = q 0 ⋅ ω ⋅ cos( ωt − θ) = q 0 ⋅ ω ⋅ sin( ωt − ϕ), (8)
             dt
            π
где ϕ = θ −   - разность фаз между ЭДС и током в цепи, а
            2
                                                        1
                                               ωL −
                                  ω 2 − ω 20           ωC .
                          tgϕ =              =                     (9)
                                    2ω δ            R
       С учетом (6) можно записать выражение для зависимости ам-
плитуды тока в цепи от частоты ЭДС