Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Колебательный контур. Превращение энергии при электромагнитных колебаниях

Электромагнитные колебания – это периодические или почти периодические изменения силы тока, заряда, напряжения и ЭДС. Электромагнитные колебания бывают свободными и вынужденными. Вынужденные колебания происходят в цепи под действием внешней силы. Например, при внесении или вынесении магнита в катушку создаётся переменный ток, стрелка гальванометра будет отклоняться. Свободные электромагнитные колебания происходят в колебательном контуре. Колебательный контур – это система, состоящая из конденсатора и катушки.

Чтобы в колебательном контуре возникли колебания необходимо конденсатор зарядить, подключив его к источнику тока. При этом в конденсаторе накопится энергия электрического поля, которая рассчитывается по формуле:

W- энергия электрического поля q –заряд; С –электроёмкость конденсатора.

При замыкании ключа в цепи возникнет электрический ток, а значит возникнет энергия магнитного поля, которая рассчитывается так: W-энергия магнитного поля, L – индуктивность катушки, I – сила тока. Заряженный конденсатор обладает запасом электрической энергии. При замыкании на катушку он начнет разряжаться, и запас электрической энергии в нем будет уменьшаться. Ток разряда конденсатора, проходя по виткам катушки, создает магнитное поле. Следовательно, катушка начнет запасать магнитную энергию. Когда конденсатор полностью разрядится, его электрическая энергия станет равной нулю. В этот момент катушка будет обладать максимальным запасом магнитной энергии. Теперь же, магнитное поле катушки будет уменьшаться, а энергия электрического поля будет нарастать, конденсатор будет заряжаться. В момент, когда магнитная энергия катушки станет равной нулю, обкладки конденсатора окажутся заряженными противоположно тому, как они были заряжены вначале, и если сопротивление цепи равно нулю, то конденсатор получит первоначальный запас электрической энергии. Затем конденсатор вновь начнет разряжаться, создавая в цепи ток обратного направления, и процесс будет повторяться. Из-за явления электромагнитной индукции ток в цепи будет убывать и возрастать постепенно. Период таких колебаний к контуре рассчитывают по формуле Томсона: Т – период колебаний.

ω- собственная частота колебаний. Колебательный контур является основной частью любого радиоприёмника.