Справочник по физике для поступающих в ВУЗы - Гаевой А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Вынужденные колебания могут происходить и в электрическом колебательном контуре. Такие колебания возникнут в том случае, еслн к контуру подводить периодически изменяющуюся э. д. с. Частота вынужденных колебаний в контуре будет зависеть от частоты изменения внешней э. д. с.
Следовательно, • в колебательном контуре могут существовать два типа колебаний: собственные колебания с постоянной частотой
f==2nVbC
и вынужденные, частота которых равна частоте изменения внешней э. д. с.
Еслн собственная частота колебательного контура резко отличается от частоты изменения внешней э. д. с., действующей в контуре, то ток, текущий в контуре, незначителен. При сближении частоты собственных колебаний и частоты внешней э. д. с. наблюдается увеличение амплитудного значения тока, который достигает максимальной величины, когда обе частоты совпадают по величине.
243
Такое явление возрастания тока при совпадении частот колебаний называют электрическим резонансом. (Следует, однако, заметить, что резонанс наступает при равенстве частот только в том случае, если омическое сопротивление контура практически равйо нулю. Если же колебательный контур обладает Некоторым омическим сопротивлением, то резонанс наступает при частоте, несколько большей, Чем частота собственных колебаний в контуре.)
На рис.' 99 представлены примерные резонансные кривые для трех сопротивлений контура: R1 < R2 < Ra. Мы видим, что при малом сопротивлении контура затухание собственных колебании иезначи-
/
Рис. 99^. Рис. 100.
тельно, и в этом случае ток в контуре имеет большую величину, а криваи резонанса круче. При больших сопротивлениях резонанс будет менее острым.
Для получения незатухающих электрических колебаний может быть использована трехэлектродная электронная лампа — трнод. Схема возбуждения таких колебаний показана на рис. J00. Энергия подводится к колебательному контуру с помощью триода от анодной батареи E1. Сеточное напряжение Ut создается батареей E2, последовательно с которой включена катушка L1. Эта катушка индуктивно связана с катушкой индуктивности L колебательного контура.
При изменении силы тока в колебательном контуре в катушке Lt возникает э. д. с. индукции, которая ведет к изменению сеточного иайряжения U1. В результате изменения сеточного напряжения анодный ток, идущий через триод от батареи E1, будет изменяться с частотой, равной частоте колебаний в контуре. Если э. д. с. индукции, возникающая в катушке L1, совпадает по фазе с током в контуре, то колебания в контуре будут незатухающими.
В этом случае изменения анодного тока поддерживают колебания й контуре. Таким образом, в колебательном контуре возникают незатухающие колебания за счет энергии, подводимой от анодной батареи E1.
244'
§ 105. Электромагнитные волны
Мы уже знаем, что электрическое иоле возникает в пространстве, если в нем имеется покоящийся электрический заряд, а магнитное поле возникает вне движущегося электрического заряда. Электрическое поле, создаваемое покоящимся электрическим зарвдом, характери-
freTca тем, что силовые линии этого поля имеют начало н конец, акое поле называется электростатическим.
Английский ученый Максвелл разработал теорию, из которой следовало, что источником электрического поля является также и всякое
переменное магнитное поле. В свою очередь, переменное электрическое поле является источником переменного магнитного поля.
Электрическое поле, создаваемое переменным магнитным полем, имеет несколько ивой характер, чем электростатическое, а именно: его силовые линии замкнуты. Такое поле называют вихревым полем.
Таким образом, оба поля — электрическое и магнитное — взаимосвязаны. Если в пространстве имеется созданное каким-либо способом переменное электрическое поле, то в этом же пространстве появится и переменное магнитное поле. Поле, которое представляет собой совокупность органически связанных между собой переменных электрического и магнитного полей, называется электромагнитным полем.
Если электромагнитное поле создается в некоторой ограниченной области пространства, то, как показывает опыт, оно распространяется на остальную часть пространства с конечной скоростью. Распространяется электромагнитное поле в вакууме со скоростью света: с и и 3 • 10е м/сек.
245
Так как электромагнитное Поле имеет периодический характер, т. е. периодически изменяющееся электрическое поле вызывает периодически изменяющееся магнитное поле, н наоборот, то процесс распространения этого поля в пространстве представляет собой электромагнитную волну. Расстояние X, на которое перемещается волна за время одного периода, называется длиной электромагнитной волны: Л = сТ.
Рассмотрим процесс образования электромагнитных волн. Пусть имеется колебательный контур, в котором каким-либо способом поддерживаются колебания. В результате в области контура создается переменное электромагнитное поле. Чтобы это поле распространялось в пространстве, или, как говорят, чтобы система заметно излучала, нужно создать такие условия, при которых область, в которой возбуждается переменное электрическое поле (т. е. пространство между пластинами конденсатора), была.бы менее обособленной от окружающего пространства.-'
