Методические указания к лабораторным работам по курсу общей физики (Электричество и магнетизм. Ч.2) - 31 стр.

UptoLike

31
,cos
00
tqq
ω
=
(8)
где
q
0
- максимальное значение заряда , которое определяется из начальных
условий,
LC
1
0
=ω
- собственная (круговая) частота электрических колебаний.
С учетом связи между круговой частотой и периодом колебаний имеем:
LC
T
12
0
==
π
ω
. (9)
Откуда
LCT π 2 =
. (10)
Данное уравнение (10) называется формулой Томсона.
В реальном колебательном контуре омическое сопротивление R нельзя
свести к нулю. Поэтому в нем электрические колебания всегда будут
затухающими, так как часть энергии будет затрачиваться на нагревание
проводников (Джоулево тепло ).
Для осуществления незатухающих электрических колебаний необходимо
обеспечить автоматическую подачу энергии с частотой, равной частоте
собственных колебаний контура, т .е . необходимо создать автоколебательную
систему. Такой системой незатухающих колебаний является ламповый генератор.
Ламповый генератор
Простейшая схема лампового генератора незатухающих электромагнитных
колебаний приведена на рис.3
Он состоит из колебательного контура,
включенного в анодную цепь
трехэлектродной лампы последовательно с
источником Б
А
постоянного анодного
напряжения. Анодная батарея Б
А
является
как бы "резервуаром", из которого
подается энергия в колебательный контур .
С катушкой L контура индуктивно связана
катушка L, концы которой подключены к
сетке и катоду лампы. Она связывает
работу лампы с колебательным процессом
в контуре и называется катушкой обратной
связи .
Трехэлектродная лампа вместе с
катушкой обратной связи служит для того ,
чтобы энергия подавалась в контур в такт
колебаниям . Незатухающие колебания
получаются благодаря периодической подзарядке конденсатора анодным током
лампы, проходящим через контур . Для того чтобы осуществлять периодическую
подзарядку конденсатора контура в необходимые моменты времени , анодный ток
Б
Н
Б
А
К
С
L
L
1
i
1
i
1
i
2
Рис.3
                                                     31
                             q = q0 cos ω 0 t ,                                                            (8)
где   q0   - м ак с и м ально е значе ни е зар яда, к о т о р о е о пр е де ляе т с я и з начальны х
                       1
ус ло ви й, ω 0 =             - с о бс т ве нная(к р уго вая) час т о т а эле к т р и че с к и х к о ле бани й.
                       LC
С уче т о м с вязи м е ж дук р уго во й час т о т о й и пе р и о до м к о ле бани й и м е е м :
                                            2π   1
                                    ω0 =       =    .                                                      (9)
                                            T    LC
 От к уда                                                T = 2π LC .                                    (10)
Д анно е ур авне ни е (10) назы вае т с яфо р м уло й Т о м с о на.
          В р е ально м к о ле бат е льно м к о нт ур е о м и че с к о е с о пр о т и вле ни е R не льзя
с ве с т и к нулю. По эт о м у в не м эле к т р и че с к и е к о ле бани я вс е гда будут
зат ух ающ и м и , т ак к ак час т ь эне р ги и буде т зат р ачи ват ьс я на нагр е вани е
пр о во дни к о в (Д ж о уле во т е пло ).
          Д ля о с ущ е с т вле ни я не зат ух ающ и х эле к т р и че с к и х к о ле бани й не о бх о ди м о
о бе с пе чи т ь авт о м ат и че с к ую по дачу эне р ги и с час т о т о й, р авно й час т о т е
с о бс т ве нны х к о ле бани й к о нт ур а, т .е . не о бх о ди м о с о здат ь авт о к о ле бат е льную
с и с т е м у. Т ак о й с и с т е м о й не зат ух ающ и х к о ле бани й являе т с ялам по вы й ге не р ат о р .

                                       Лам повы й ге не ратор

        Пр о с т е йшаяс х е м а лам по во го ге не р ат о р а не зат ух ающ и х эле к т р о м агни т ны х
к о ле бани й пр и ве де на на р и с .3
                                                  Он с о с т о и т и з к о ле бат е льно го к о нт ур а,
                          i1                      вк люче нно го                в   ано дную           це пь
                                                  т р е х эле к т р о дно й лам пы по с ле до ват е льно с
                                                  и с т о чни к о м Б А по с т о янно го ано дно го
                                                  напр яж е ни я. А но дная бат ар е я Б А являе т с я
                                                  к ак бы "р е зе р вуар о м ", и з к о т о р о го
                                                  по дае т с я эне р ги я в к о ле бат е льны й к о нт ур .
                L1               L          С С к ат ушк о й L к о нт ур а и ндук т и вно с вязана
                                                  к ат ушк а L, к о нцы к о т о р о й по дк люче ны к
                                                  с е т к е и к ат о ду лам пы . Она с вязы вае т
                    i2                            р або т у лам пы с к о ле бат е льны м пр о це с с о м
    БН                                 i1         в к о нт ур е и назы вае т с як ат ушк о й о бр ат но й
                                                  с вязи .
                                                           Т р е х эле к т р о дная лам па вм е с т е с
                К      БА
                                                  к ат ушк о й о бр ат но й с вязи с луж и т для т о го ,
                      Ри с .3                     чт о бы эне р ги я по давалас ь в к о нт ур в т ак т
                                                  к о ле бани ям . Не зат ух ающ и е к о ле бани я
по лучают с я благо дар я пе р и о ди че с к о й по дзар ядк е к о нде нс ат о р а ано дны м т о к о м
лам пы , пр о х о дящ и м че р е з к о нт ур . Д ля т о го чт о бы о с ущ е с т влят ь пе р и о ди че с к ую
по дзар ядк ук о нде нс ат о р а к о нт ур а в не о бх о ди м ы е м о м е нт ы вр е м е ни , ано дны й т о к