Е. Т. Акимбеков физика пәнінен дәрістер курсы нұр-Сұлтан 2020
-дәріс. ЭЛЕКТРМАГНИТТІК ТЕРБЕЛІСТЕР
жүктеу/скачать 3.65 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Кілттік сөздер
| 17-дәріс. ЭЛЕКТРМАГНИТТІК ТЕРБЕЛІСТЕР
Дәрістің мақсаты: Тербеліс заңдылықтарын түсіну; техникадағы және электр тізбегіндегі тербелістің маңыздылығын білу; тербеліс шамаларын анықтай білу. Кілттік сөздер: тербелмелі контур, амплитуда, жиілік, период, циклдік жиілік, фаза, резонанс. Қарастырылатын сұрақтар: Тербелмелі контурдағы еркін гармониялық тербелістер. Тербелмелі контур. Электрмагниттік тербелістердің дифференциалдық теңдеуі. Контурдағы электрлік шамалардың (зарядтар, токтар) периодты түрде өзгеруін электрмагниттік тербелістер деп атайды және электр өрісі мен магнит өрістерінің өзара бір-біріне айналуы арқылы жүзеге асады. Электрмагниттік тербелістерді болдыру үшін және ұстап тұру үшін тербелмелі контур қолданылады. Тербелмелі контур-өзара тізбектей қосылған индуктивтігі L катушка, сыйымдылығы С конденсатор және кедергісі R резистордан тұратын тізбек. Кедергісін (R0) ескермеуге болатын идеал контурдағы электр тербелісін қарастырайық: Контурда тербеліс тудыру үшін астарларына q заряд беріп конденсаторды алдын ала зарядтайды. Сонда бастапқы уақыт мезетінде t=0 конденсатор астарларының арасында энергиясы q2/2C болатын электр өрісі пайда болады (40-сурет,а). t=0 t=T/4 t=T/2 t=3T/4 +q –q I I –q +Q
W=q2/2C W=LI2/2 W=q2/2C W=LI2/2 a) б) в) г) 40-сурет. Егер конденсаторды индуктивтік катушкамен тұйықтасақ, онда ол разрядтала бастайды да, контурда уақыт бойынша өспелі ток пайда болады. Нәтижесінде электр өрісінің энергиясы кемиді де, катушканың магнит өрісінің энергиясы LI2/2 арта бастайды. R0 болғандықтан, энергияның сақталу заңына сәйкес, толық энергия (17.1) себебі ол қыздыруға жұмсалмайды. Сондықтан t=T/4 уақыт мезетінде конденсатор толық разрядталады да, электр өрісінің энергиясы нольге айналады, ал магнит өрісінің энергиясы (әрине ток күші де) ең үлкен мәніне жетеді (40-сурет, б). Осы уақыттан бастап контурдағы ток кеми бастайтындықтан катушканың магнит өрісі де әлсірей бастайды және онда конденсатордың разрядталу тогына бағыттас ток (Ленц ережесіне сәйкес) индукцияланады. Конденсатор қайтадан зарядтала бастайды да, токты әлсірете отырып, соңында нольге жеткізетін электр өрісі пайда болады, ал астарларындағы заряд (40-сурет, в) максимум мәніне жетеді. Одан әрі қарай осы процесс (40-сурет, г) кері бағытта жүре бастайды және жүйе t=T уақыт мезетінде алғашқы күйіне (40-сурет, а) келеді. Осыдан кейін конденсатордың қарастырып отырған зарядталу және разрядталу циклі қайталанады. Егер энергия шығыны болмаса, контурда өшпейтін периодты тербеліс болар еді, яғни конденсатор астарларын-дағы заряд, конденсатордағы кернеу және индуктивтік катушкадан өтетін ток күші периодты түрде өзгерер (немесе тербелер) еді. Осыдан, контурда электр тербелісі пайда болады, тербеліс электр өрісі мен магнит өрістерінің энергияларының өзара алмасуымен өтеді. Тербелмелі контурдағы электр тербелістерін механикалық тербеліс-термен сәйкес салыстырып көрсетуге болады. Ом заңына сәйкес, индуктивтігі L катушкадан, сыйымдылығы С конденсатордан және кедергісі R резистордан тұратын контур үшін келесі өрнекті жазамыз: IR+UC=s, мұнда IR-резистордағы кернеу, UC -конденсатордағы кернеу, s -катушкада айнымалы ток өткен кездегі өздік индукция э.қ.к.. Осыдан (17.2) (17.1) өрнекті L-ге бөліп және I=dq/dt және (d2q)/dt2=dI/dt қойып, контурдағы заряд тербелісінің дифференциалдық теңдеуін аламыз (17.3) Берілген тербелмелі контурда сыртқы э.қ.к.-і болмайды, сондықтан да қарастырып отырған тербеліс еркін тербеліс болады. Егер R=0 болса, онда контурдағы еркін электр тербелісі гармониялық тербеліс болады. Сонда (17.2) өрнектен түрлендіргеннен кейін контурдағы зарядтың еркін гармониялық тербелісінің дифференциалды теңдеуін аламыз: (17.4) Бұдан бұрынғы теңдіктерден шығатыны, заряд q мына заңға сәйкес гармониялық тербеліс жасайды жүктеу/скачать 3.65 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|