Радиотехника - Давыдов С.Л.
Скачать (прямая ссылка):
ление контура СТреМЯТСЯ ПриТЯНуТЬСЯ Друг К Другу. Но
так как между пластинами конденсатора находится диэлектрик и пластины не соединены между собой проводником, то заряды остаются неподвижными.
Между пластинами конденсатора образуется напряжение (рис. 3.2,а), равное э. д. с. батареи. В это время конденсатор обладает некоторым запасом электрической энергии, заставляющим заряды притягиваться друг к другу.
В момент присоединения к конденсатору катушки индуктивности пластины оказываются соединенными между собой проводом катушки. Поэтому под действием взаимного притяжения заряды начинают переходить с одной обкладки конденсатора на другую. В катушке появляется электрический ток, что сопровождается возникновением магнитного поля и образованием э. д. с. самоиндукции. Эта э. д. с. препятствует увеличению тока, разряжающего конденсатор. В результате ток разряда нарастает не мгновенно, конденсатор разряжается замедленно, напряжение на нем уменьшается постепенно.
20
Разряжаясь, конденсатор отдает запасенную ранее электрическую энергию движущимся зарядам. Заряды приобретают скорость движения тем большую, чем больше энергии отдает конденсатор. В момент, когда конденсатор разрядится полностью, т. е. напряжение на нем станет равным нулю, вся энергия будет отдана движущимся зарядам, скорость их движения бу-Магнитное
Рис. 3.2. Получение колебаний в контуре:
а — конденсатор заряжен от батареи; б — конденсатор разрядился на катушку; в — конденсатор перезарядился до напряжения обратного знака; г—конденсатор вновь разрядился на катушку; д — конденсатор зарядился до напряжения того же знака, что и в начале процесса; а\—б\ и в\ — г\ — конденсатор разряжается на катушку; б\і-в\ и 2і — ді — ток в катушке контура, постепенно убывая, заряжает конденсатор: і — ток в контуре; /—время; Т — период колебаний
дет наибольшей. Поэтому количество зарядов, движущихся через поперечное сечение провода катушки в одну секунду, т. е. электрический ток, достигнет в этот момент наибольшей величины. Электрическое поле конденсатора исчезнет, вместо него вокруг провода с током появится магнитное поле, энергия которого в этот момент станет равной энергии, содержавшейся в электрическом поле.
Так как напряжение между пластинами конденсатора стало равным нулю (рис. 3.2,6), оно не может поддерживать тока в катушке. Тем не менее заряды не могут мгновенно прекратить движение. Происходит это потому, что уменьшение скорости движения зарядов приводит к уменьшению величины тока, а следовательно, к уменьшению магнитного потока и заключенной в магнитном поле энергии. Однако энергия исчезнуть не
21
может, поэтому уменьшение магнитного потока сопровождается появлением в проводе э. д. с. самоиндукции, которая теперь препятствует уменьшению тока и поддерживает его в прежнем направлении. Таким образом, после разряда конденсатора ток в контуре не исчезает мгновенно, а уменьшается постепенно, протекая в прежнем направлении и поэтому вновь заряжая конденсатор. Конденсатор заряжается до тех пор, пока вся энергия магнитного поля не израсходуется на поддержание тока, т. е. пока ток в катушке контура не прекратится. На зажимах конденсатора снова появится напряжение, но уже противоположное по знаку напряжению, существовавшему в начале процесса (рис. 3.2,в), хотя и равное ему по величине.
Образовавшееся на конденсаторе напряжение снова создает ток разряда, который еще раз перезарядит конденсатор до напряжения того же знака, что и в начале процесса (рис. 3.2, д). Этим завершается полный цикл изменения напряжения и тока в контуре; их величина и знак будут те же, что и первоначально. Говорят, что совершилось одно колебание напряжения и тока (или электрического и магнитного полей). Далее весь процесс колебаний будет повторяться.
Таким образом, в контуре возникает переменный по величине и направлению электрический ток и происходят колебания энергии: энергия электрического поля конденсатора переходит в энергию магнитного поля катушки и обратно. Эти колебания происходят без воздействия внешней силы и поэтому являются свободными, или собственными, колебаниями контура.
Следовательно, для получения переменного тока в контуре достаточно сообщить контуру некоторый запас энергии.
Период и частота колебаний. Время, за которое совершается одно полное колебание, называется периодом колебаний. Оно обозначается буквой Т. Период измеряется секундами и долями секунды (миллисекунды, • микросекунды, наносекунды) К
Число колебаний в секунду называется частотой колебаний. Она обозначается буквами ^ и / и измеряется герцами (периодами в секунду), . килогерцами, мегагерцами2. Большой буквой ^ обозначаются обычно низкие частоты, величина которых не превышает 20—30 кгц; малой буквой / обозначаются частоты выше 20—30 кгц.
Из объяснения процесса свободных колебаний в контуре следует, что длительность каждого колебания определяется быстротой разряда и заряда конденсатора. Поэтому, если индуктивность катушки контура большая, то возникающая в ней
1 1 сек=103 мсек (миллисекунд) = 10Р~мксек (микросекунд) =109 нсек (наносекунд).
