Составители:
Рубрика:
2
Подставим последнее выражение в (1), получим дифференциальное уравнение незатухающих
гармонических колебаний:
0U
L
C
1
dt
Ud
2
2
=+ . (5)
Решением этого уравнения является:
tcosUU
00
ω
=
,
где
0
U - амплитудное значение напряжения, которое не зависит от времени;
0
ω
- собственная частота контура, равная
LC
1
0
=
ω
,
а период собственных незатухающих колебаний:
LC2T
0
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 катушку индуктивности L, конденсатор емкостью С и сопротивление R
(рис.1,в).
По второму правилу Кирхгофа для
такого контура
i
EIRU
=
+
(6)
где
IRU
R
= - напряжение на сопротивлении.
Используя соотношения (2), (3) и (4), уравнение (6) примет вид:
0U
L
C
1
Ldt
RdU
dt
Ud
2
2
=++ (7)
Дифференциальное уравнение (7) описывает затухающие колебания. Его решением является:
tcoseUU
t
0
ω
β
−
= , (8)
где
β
- коэффициент затухания,
ω
- частота затухающих колебаний
L2
R
=
β
, (9)
ω
- циклическая частота затухающих колебаний:
22
0
2
L2
R
LC
1
βωω
−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−= (10)
при этом
T
2
π
ω
= и
2
(R/2L)-/LC1
2
T
π
= (11)
Изменение напряжения на конденсаторе от времени графически представлено на рис.2
--
++
C
K
L
a)
--
++
C
K
L
б)
--
++
C
R
L
в)
Рис.1
R K K + + L + + L + + L C C C - - - - - - a) б) в) Рис.1 Подставим последнее выражение в (1), получим дифференциальное уравнение незатухающих гармонических колебаний: d 2U 1 2 + U =0. (5) dt LC Решением этого уравнения является: U = U 0 cos ω0 t , где U 0 - 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 катушку индуктивности L, конденсатор емкостью С и сопротивление R (рис.1,в). По второму правилу Кирхгофа для такого контура U + IR = Ei (6) где U R = 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 0 e − βt cos ωt , (8) где β - коэффициент затухания, ω - частота затухающих колебаний R β= , (9) 2L ω - циклическая частота затухающих колебаний: 2 1 ⎛ R ⎞ ω= −⎜ ⎟ = ω0 − β 2 2 (10) LC ⎝ 2 L ⎠ при этом 2π 2π ω= и T= (11) T 1 /LC - (R/2L) 2 Изменение напряжения на конденсаторе от времени графически представлено на рис.2 2