Электромагнитные колебания (общие понятия) Свободные и вынужденные электромагнитные колебания

Электромагнитные колебания
(общие понятия)
Свободные и вынужденные
электромагнитные колебания
Электромагнитные
колебания — это
колебания электрического
и магнитного полей,
которые сопровождаются
периодическим
изменением заряда, силы
тока и напряжения.
Механические
колебания - обладающие
периодичностью отклонения
тела от положения равновесия.
Возбуждение механических
колебаний происходит путем
непосредственного
воздействия на колебательную
систему.
Примеры колебательных систем
Пружинный маятник - это
система, состоящая из груза
массой m, прикрепленного к
одному концу пружины, другой
конец которой закреплен
Математический маятник - это
система, состоящая из
материальной точки,
подвешенной на нерастяжимой
нити, имеющей пренебрежимо
малую массу
Гармонические колебания –это колебания ,
в которых данный параметр изменяется по
закону синуса или косинуса.
Уравнения гармонических
колебаний
Колебательный контур — это
цепь, состоящая из катушки
индуктивности и конденсатора.
Свободные электромагнитные
колебания
• Свободные электромагнитные колебания – это периодически
повторяющиеся изменения электромагнитных величин (q –
электрический заряд, I – сила тока, U – разность потенциалов),
происходящие без потребления энергии от внешних источников.
Вынужденные электромагнитные
колебания
Незатухающие колебания в цепи под действием внешней, периодически изменяющейся ЭДС –
называются вынужденными электромагнитными колебаниями
e  Em sin  t
e  мгновенное значение ЭДС индукции (в данный момент времени )
Em  амплитудное значение ЭДС
  циклическая частота переменной ЭДС
Магнитный поток Ф сквозь плоскость рамки:
  BS cos

  угол между нормалью n к плоскости рамки и напряжением

вектора магнитной индукции B
По закону электромагнитной индукции:

 скоростьизменения магнитной индукции
t
E

t
e  BS  sin  t  Em sin  t
Em  BS   амплитуда ЭДС индукции
Полезные материалы:
Аналогия между механическими и
электромагнитными колебаниями
Время
Колебательный контур
Пружинный маятник
t=0
Энергия эл.поля макс. энерг.маг.поля W=0
Пот.энергия макс,
Т/4>t>0
Wэл.
t= Т/4
T/2 >t >Т/4
t= Т/2
Wм
Wэл.=0, энергия магн. поля макс.
Wэл
Wм
Энергия эл.поля макс. энерг.маг.поля W=0
Ер
кин. эн. Ек=о
Ек
Ер=0,
кин.энерг. макс
Ер
Ек
Пот.энергия макс,
кин. эн. Ек=о
Величины, характеризующие колебания тела на
пружине
Смещение
х
Скорость
v
Масса тела
Жесткость пружины
Потенциальная энергия
пружины
Кинетическая энергия
тела
Величины, характеризующие электромагнитные
колебания в контуре
Заряд конденсатора
Сила тока
Индуктивность катушки
m
k
Величина, обратная
емкости,
Энергия
электрического
поля
Энергия магнитного
поля
q
i
L
Величины, характеризующие колебательное движение
Определение
Период-
наименьший
промежуток
времени, по
истечении
которого
состояние
колебательн
ой системы
повторяется
Обозначение
Формулы
Единица измерения(СИ)
секунда
(с)
Величины, характеризующие колебательное движение
Определение
Обозначение
Формулы
Единица измерения(СИ)
Частотагерц (Гц)
число
колебаний
за 1с
Амплитуда-
метр (м)
максимальное
смещение тела от
положения
равновесия
Смещение-
метр (м)
расстояние от
маятника до
положения
равновесия
Фаза-величина,
стоящая под знаком
синуса или косинуса
в уравнении
гармонических
колебаний,показыва
ющая какая доля
периода прошла от
начала колебаний
Радиан
(рад)
Величины, характеризующие колебательное движение
Определение
Циклическ
ая
частота-
число
колебаний
за 2п
секунд
Обозначение
Формулы
Единица измерения(СИ)
Радиан в
секунду
(рад/ с)
Академик Мандельштам отмечал:
“Теория колебаний объединяет,
обобщает различные области
физики... Каждая из областей
физики — оптика, механика,
акустика — говорит на своем
“национальном” языке. Но есть
“интернациональный” язык, и
это - язык теории колебаний...
Изучая одну область, вы
получаете тем самым интуицию
и знания совсем в другой
области”.