Курс общей физики. Лазарев А.П - 54 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

54
Рассмотрим работу контура . Зарядим конденсатор от внешнего
источника электроэнергии до некоторой разности потенциалов U, сообщив
его обкладкам заряды ± q , и затем с помощью ключа К замкнуть контур , то
конденсатор начнет разряжаться и в цепи потечет некоторый ток . При
малом значении R он будет очень быстро нарастать . Направление для тока
i, показанное на рис.1, примем за положительное (верхняя пластина
заряжена положительно , нижняя - отрицательно) и рассмотрим процессы ,
протекающие в контуре.
Допустим сначала , что омическое сопротивление проводника, из
которых состоит контур , исчезающе мало, т.е. R≈0, и пусть в начальный
момент времени заряд конденсатора максимален (q=q
o
). При этом разность
потенциалов между его обкладками также максимальна (U=U
o
), а ток в
цепи равен нулю (рис.2,а). Когда конденсатор начнет разряжаться, то в
контуре потечет ток .
В результате энергия электрического поля будет уменьшаться, но зато
возникнет все возрастающая энергия магнитного поля, обусловленного
током , текущим через индуктивность. Так как в цепи действует э . д. с.
самоиндукции, ток будет увеличиваться постепенно, и через время t=1/4 T
(четверть периода ) он достигнет максимального значения (i=i
o
),
конденсатор разрядится полностью , и электрическое поле исчезнет, т.е.
q=0 и U=0. Теперь вся энергия контура сосредоточена в магнитном поле
катушки (рис.2,б). В последующий момент времени магнитное поле
катушки начнет ослабевать , в связи с чем в ней индуцируется ток , идущий
( согласно правилу Ленца ) в том же направлении, в котором шел ток
разрядки конденсатора . Благодаря этому конденсатор перезаряжается.
Через время t=1/2 T магнитное поле исчезнет, а электрическое поле
достигнет максимума. При этом q=q
o
, U=U
o
и i=0. Таким образом , энергия
магнитного поля катушки индуктивности превратится в энергию
электрического поля конденсатора (рис.2,в). Через время t=3/4 T
конденсатор полностью разрядится, ток опять достигнет максимальной
величины (i=i
o
), а энергия контура сосредоточится в магнитном поле
катушки (рис.2,г). В последующий момент времени магнитное поле
катушки начнет ослабевать и индукционный ток , препятствующий этому
ослаблению , перезарядит конденсатор . В результате к моменту времени
Рис.2.
i=i
0
t
=
1/4 Т
б
)
i=0
+
–
t
=0
a)
i=0
–
+
t
=
1/2 Т
в)
i=– i
0
t=
3/4 Т
г)
                                            54
           Ра ссм отрим ра боту к онтура . За рядим к онденса тор от внеш него
    источник а элек троэнергии до нек оторой ра зности потенциа ловU, сообщ ив
    его обк ла дк а м за ряды ±q, и за тем с пом ощ ью к лю ча К за м к нуть к онтур, то
    к онденса тор на чнет ра зряжа ться и в цепи потечет нек оторы й ток . П ри
    м а лом зна чении R онбудеточень бы стро на ра ста ть. Н а пра вление для ток а
    i, пок а за нное на рис.1, прим ем за положительное (верхняя пла стина
    за ряжена положительно, нижняя - отрица тельно) и ра ссм отрим процессы ,
    протек а ю щ ие вк онтуре.
           Д опустим сна ча ла , что ом ическ ое сопротивление проводник а , из
    к оторы х состоит к онтур, исчеза ю щ е м а ло, т.е. R≈0, и пусть в на ча льны й
    м ом ентврем ени за рядк онденса тора м а к сим а лен(q=qo). П ри этом ра зность
    потенциа лов м ежду его обк ла дк а м и та к же м а к сим а льна (U=Uo), а ток в

       i=0                    i=i0                 i=0                    i=– i0

+                                            –
–                                            +

       t=0                   t=1/4 Т              t=1/2 Т                t=3/4 Т
        a)                     б)                   в)                      г)
                                       Рис.2.
    цепи ра вен нулю (рис.2,а ). К огда к онденса тор на чнет ра зряжа ться, то в
    к онтуре потечетток .
    В результа те энергия элек трическ ого поля будет ум еньш а ться, но за то
    возник нет все возра ста ю щ а я энергия м а гнитного поля, обусловленного
    ток ом , тек ущ им через индук тивность. Т а к к а к в цепи дей ствует э.д.с.
    са м оиндук ции, ток будет увеличива ться постепенно, и через врем я t=1/4 T
    (четверть периода ) он достигнет м а к сим а льного зна чения (i=io),
    к онденса тор ра зрядится полностью , и элек трическ ое поле исчезнет, т.е.
    q=0 и U=0. Т еперь вся энергия к онтура сосредоточена в м а гнитном поле
    к а туш к и (рис.2,б). В последую щ ий м ом ент врем ени м а гнитное поле
    к а туш к и на чнетосла бева ть, в связи с чем в ней индуцируется ток , идущ ий
    (согла сно пра вилу Л енца ) в том же на пра влении, в к отором ш ел ток
    ра зрядк и к онденса тора . Бла года ря этом у к онденса тор переза ряжа ется.
    Ч ерез врем я t=1/2 T м а гнитное поле исчезнет, а элек трическ ое поле
    достигнетм а к сим ум а . П ри этом q=qo, U=Uo и i=0. Т а к им обра зом , энергия
    м а гнитного поля к а туш к и индук тивности превра тится в энергию
    элек трическ ого поля к онденса тора (рис.2,в). Ч ерез врем я t=3/4 T
    к онденса тор полностью ра зрядится, ток опять достигнет м а к сим а льной
    величины (i=io), а энергия к онтура сосредоточится в м а гнитном поле
    к а туш к и (рис.2,г). В последую щ ий м ом ент врем ени м а гнитное поле
    к а туш к и на чнет осла бева ть и индук ционны й ток , препятствую щ ий этом у
    осла блению , переза рядит к онденса тор. В результа те к м ом енту врем ени

Страницы