Исследование затухающих колебаний в колебательном контуре. Лукьянов Г.Д. - 2 стр.

UptoLike

Составители: 

,
dU
IC
dt
=
2
2
.
i
dU
ELC
dt
=−
(4)
Подставим последнее выражение в (1), получим дифференциальное уравнение незатухающих гармонических колеба-
ний:
2
2
1
0,
dU
U
dt LC
+
= (5)
Решением этого уравнения является:
00
cos ,UU t
ω
=
где U
0
- амплитудное значение напряжения, которое не зависит от времени;
0
ω
- собственная частота контура, равная
0
1
,
L
C
ω
=
а период собственных незатухающих колебаний:
0
2TLC
π
= .
Проводники контура всегда обладают электрическим сопротивлением, поэтому часть энергии в процессе колебаний
расходуется на нагрев проводников. Вследствие этого амплитуда электромагнитных колебаний в контуре постепенно
уменьшается, и в нем происходят затухающие колебания. Рассмотрим реальный колебательный контур, содержащий ка-
тушку индуктивности L, конденсатор емкостью С и сопротивление R (рис. 1 ,в).
По
второму правилу Кирхгофа для такого контура
i
UIRE
+
=
(6)
где U
R
=IR - напряжение на сопротивлении.
Используя соотношения (2), (3) и (4), уравнение (6)
примет вид:
2
2
1
0
dU RdU
U
dt Ldt LC
+
+=
(7)
Дифференциальное уравнение (7) описывает затухающие колебания. Его решением является:
0
cos ,
t
UUe t
β
ω
=
(8)
где β - коэффициент затухания,
- частота затухающих колебаний
,
2
R
L
β
=
(9)
- циклическая частота затухающих колебаний:
222
0
1
()
2
R
LC L
ω
ωβ
=− =
(10)
при этом
R
C
K
+
+
L
C
K
+
+
L
C
+
+
L
a б в
Рис.1
                                                       dU                            d 2U
                                                I =C       ,        Ei = − LC             .               (4)
                                                        dt                           dt 2

                       K                                   K                                   R


           + +                  L               + +                       L              + +       L
      C                                     C                                        C


                         a                                     б                               в
                                                           Рис.1
    Подставим последнее выражение в (1), получим дифференциальное уравнение незатухающих гармонических колеба-
ний:
                                                         d 2U    1
                                                            2
                                                              +    U = 0,                                 (5)
                                                         dt     LC
      Решением этого уравнения является:
                                                            U = U 0 cos ω0t ,
где    U0 - амплитудное значение напряжения, которое не зависит от времени;
          ω0   - собственная частота контура, равная

                                                                              1
                                                                   ω0 =          ,
                                                                              LC

      а период собственных незатухающих колебаний:

                                                            T0 = 2π LC .
    Проводники контура всегда обладают электрическим сопротивлением, поэтому часть энергии в процессе колебаний
расходуется на нагрев проводников. Вследствие этого амплитуда электромагнитных колебаний в контуре постепенно
уменьшается, и в нем происходят затухающие колебания. Рассмотрим реальный колебательный контур, содержащий ка-
тушку индуктивности L, конденсатор емкостью С и сопротивление R (рис. 1 ,в).
     По второму правилу Кирхгофа для такого контура
                                                U + IR = Ei                                                (6)
где UR=IR - напряжение на сопротивлении.
    Используя соотношения (2), (3) и (4), уравнение (6) примет вид:
                                                d 2U RdU    1
                                                   2
                                                     +    +   U =0                                        (7)
                                                dt     Ldt LC
Дифференциальное уравнение (7) описывает затухающие колебания. Его решением является:
                                                U = U 0e − β t cos ωt ,                                   (8)
где        β - коэффициент затухания,
           ω    - частота затухающих колебаний
                                                               R
                                                         β=       ,                                       (9)
                                                               2L
      ω    - циклическая частота затухающих колебаний:
                                                        1    R
                                                ω=        − ( ) 2 = ω0 2 − β 2                            (10)
                                                       LC 2 L
при этом