Электромагнитные колебания и волны - Электродинамика - Теоретический материал для подготовки к ЕГЭ

Колебательным контуром называется электрическая цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсатора с ёмкостью С и катушки с индуктивностью L (см. рис. 7).

Рис. 7.

Если зарядить конденсатор колебательного контура некоторым зарядом q, то он приобретет энергию В контуре возникают электромагнитные колебания, и энергия заряженного конденсатора переходит в энергию магнитного поля катушки и наоборот.

Для свободных незатухающих колебаний в контуре циклическая частота определяется формулой:

Период свободных колебаний в контуре определяется формулой Томсона:

Если в LC-контур последовательно с L, С и R включить источник переменного напряжения, то в цепи возникнут вынужденные электрические колебания. Такие колебания принято называтьпеременным электрическим током.

В цепь переменного тока можно включать три вида нагрузки — конденсатор, резистор и катушку индуктивности.

Конденсатор оказывает переменному току сопротивление, которое можно посчитать по формуле:

Ток, текущий через конденсатор, по фазе опережает напряжение на π/2 или на четверть периода, а напряжение отстает от тока на такой же фазовый угол.

Катушка индуктивности оказывает переменному току сопротивление, которое можно посчитать по формуле:

Ток, текущий через катушку индуктивности, по фазе отстает от напряжения на π/2 или на четверть периода. Напряжение опережает ток на такой же фазовый угол.

Трансформатором называется устройство, предназначенное для преобразования переменных токов. Трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника, на который надеты две катушки. Катушка, которая подключается к источнику переменного напряжения, называется первичной обмоткой, а катушка, которая подключается к потребителю, называется вторичной обмоткой. Отношение напряжения на первичной обмотке и вторичной обмотке трансформатора равно отношению числа витков в этих обмотках:

Величину назовем коэффициентом трансформации. Если К > 1, трансформатор понижающий, если К < 1, трансформатор повышающий.