Коливальний контур. Електромагнітні коливання
Вільні електромагнітні коливання. |
У електричному колі , так само як і в механічній системі можуть виникнути вільні коливання. Простою електричною системою, здатною здійснювати вільні коливання, є послідовно з'єднані між собою конденсатолр, котушка індуктивності та резистор. Така схема називається коливальним контуром.
 |
Коливальний контур. |
| Коли ключ K знаходиться в положенні 1, конденсатор заряджається до напруги, що рівна |
. Після перемикання ключа в положення 2 починається процес розрядки конденсатора через резистор
Закон Ома для замкнутого кола, що не містить зовнішнього джерела струму, записується у вигляді
 |
де 
- напруга на конденсаторі q - заряд конденсатора 
- струм в колі. У правій частці - ЕРС самоіндукції котушки. Рівняння, що описує вільні коливання в контурі, може бути приведене до наступного вигляду, якщо заряд конденсатора q(t) вважати змінною величиною
 |
Хай R = 0. Це означаотиме, що в колі немає резистора а опір всіх елементів (котушки, провідників) дуже малий. Тоді
| (*) |
Тут прийнято позначення: 
Рівняння (*) описує вільні коливання в LC-контурі у випадку відсутносі опору, а отже, і енергетичних втрат. Воно в збігається по вигляду з рівнянням вільних коливань вантажу на пружині при відсутності сил тертя.
| Порівняння вільних коливань вантажу на пружині і процесів в електричному коливальному контурі дозволяє зробити висновок про аналогію між електричними і механічними величинами. Ці аналогії представлені в таблиці .
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Отже, вільні коливання в електричному контурі є гармонійнимитобто відбуваються згідно із законом
|
Параметри L і C коливального контура визначають тільки власну частоту вільних коливань
|
| При вільних коливаннях відбувається періодичне перетворення електричної енергії Wе в конденсаторі, в магнітну енергію Wм котушки і навпаки. Якщо в коливальному контурі немає втрат енергії, то повна електромагнітна енергія системи залишається незмінною: |
 |
Реальний контур має електричний опір R. Вільні коливання в такому контурі вже не є гармонійними. За кожен період коливань частина електромагнітної енергії перетворюється на тепло і коливання стають затухаючими.
 |
Затухаючі коливання в контурі. |