Глава 11. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

В предыдущих разделах мы рассмотрели механические колебания тел и частиц среды. Теперь мы переходим к рассмотрению колебательных процессов в электрических цепях, которые называют электромагнитными колебаниями.

§ 11.1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР И СВОБОДНЫЕ КОЛЕБАНИЯ В НЕМ. ПРЕВРАЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ

В КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ. СОБСТВЕННАЯ

ЧАСТОТА КОЛЕБАНИЙ В КОНТУРЕ

Электромагнитными колебаниями называют периодические изменения силы тока, напряжения, заряда конденсатора, а также характеристик электрического (напряженность) и магнитного (магнитная индукция) полей.

Электромагнитные колебания в замкнутой цепи, протекающие без периодического внешнего воздействия, называются свободными.

Простейшая система, в которой могут возникать такие колебания, состоит из параллельно соединенных конденсатора и катушки индуктивности. Такая система называется колебательным контуром. Рассмотрим идеальный контур, в котором сопротивление катушки и

Рис. 11.1. Колебательный контур

соединительных проводов равно нулю

(рис. 11.1).

Установим ключ в положение 1 и зарядим конденсатор от источника постоянного тока. Конденсатор приобретет энергию, которая сосредоточена в его электрическом поле:

Здесь С - емкость конденсатора, U - напряжение на полюсах источника тока.

Если перебросить ключ в положение 2, то конденсатор начнет разряжаться через катушку индуктивности, и энергия его электрического поля будет уменьшаться. По закону сохранения энергии энергия не исчезает, а переходит из одного вида в другой. В данном случае - в энергию магнитного поля катушки индуктивности:

В связи с этим по мере разрядки конденсатора уменьшается его энергия W_э, но увеличивается энергия катушки индуктивности W_м. Одновременно нарастает и сила тока i (рис. 11.2).