Характеристики затухающих электромагнитных колебаний

Частота затухающих колебаний связана с частотой собственных колебаний и коэффициентом  затухания, а также с параметрами контура соотношениями [3]:        

                                     .                            (2.62)

Период затухающих колебаний:

                                     .                                     (2.63)

Логарифмический декремент затухания характеризует уменьшение амплитуды колебаний за один период и численно равен [3]:

                                          ,                                 (2.64)

Время релаксации t – время, за которое амплитуда затухающих колебаний уменьшается в  раз:

                                                  .                                         (2.65)

В колебательном контуре, обладающем емкостью, индуктивностью и активным сопротивлением, могут быть реализованы различные режимы работы:

1) периодический режим – при малом затухании () происходит периодическое изменение заряда (рис. 2.16) на обкладках конденсатора ;

2) апериодический режим – наблюдается, когда при сильном затухании (), колебаний заряда не происходит (рис. 2.17, а);

Рис. 2.17

3) критический режим – частота затухающих колебаний . Этот режим работы реализуется, когда . Сопротивление контура , при котором наблюдается этот режим, также называется критическим

                                                  .                                         (2.66)

Зависимость заряда на обкладках конденсатора от времени в критическом режиме изображена на рис. 2.17, б.

Вопросы и задания для самоконтроля к лекции 5

1. Что понимают под электромагнитными колебаниями? В каких системах они могут наблюдаться?

2. На рисунке изображена зависимость силы тока i от времени t в колебательном контуре, сопротивлением которого можно пренебречь. Под какими номерами приведены графики, выражающие зависимости от времени электрической энергии в контуре и напряжения на обкладках конденсатора?

3. Вследствие чего уменьшается полная энергия колебательного контура в котором происходят затухающие электромагнитные колебания?

4. Что такое критическое сопротивление контура R _кр? При каком условии в колебательном контуре возникнет апериодический разряд конденсатора (т. е. колебаний происходить не будет)?

5. Ниже приведены зависимости заряда от времени в двух колебательных контурах, индуктивность которых одинакова:

1) q=10cos(200πt+π), мкКл         2) q=6cos(400πt), мкКл

Для какого из приведенных случаев емкость контура больше? Во сколько раз?

Лекция 6

Основные понятия и законы, которые должны быть освоены в ходе лекции: волна; бегущие и стоячие волны; поперечные и продольные волны; волновая поверхность, фронт волны; фазовая скорость, период и длина волны; волновой вектор, волновое число; уравнение плоской механической волны, волновое уравнение.

Волны в упругой среде

Процесс распространения колебаний в пространстве с течением времени называется волной. Частицы среды, в которой распространяются колебания, волной не увлекаются, а лишь колеблются вблизи своих положений равновесия. Однако энергия колебаний переносится от источника к точкам среды. Волны, переносящие в направлении своего распространения энергию колебательного движения, называются бегущими. Механические волны могут распространяться только в упругих средах, между частицами которых действуют упругие силы. Смещение от положения равновесия какой-то одной частицы в упругой среде приводит к смещению соседней с ней частицы и т. д. – в среде распространяется упругая волна.

Различают поперечные и продольные механические волны.

Если частицы среды колеблются в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны (рис. 2.18, а), то такие волны называются поперечными (например, волна на поверхности жидкости). Если же частицы среды колеблются в направлении распространения волны (рис.18, б), то такие волны называются продольными (например, звук).

Рис. 2.18

Поперечные волны распространяются только в тех средах, в которых возможна деформация сдвига (т. е. в твердых телах и на поверхности жидкостей). Продольные волны распространяются и в твердых телах, и в газах, и в жидкостях, т. е. в средах, в которых возможна деформация сжатия и растяжения.