Тема 4. Электрические колебания. Переменный ток

Литература: [1], §89 -92; [2], §129, §207-209, §217-221, § 225; примеры решения задач: [5], стр. 315, примеры 4.69 – 4.90.

Вопросы для самопроверки

1. Что из себя представляет колебательный контур? Какие величины колеблются в колебательном контуре?

2. Каким уравнением выражается изменение заряда в колебательном контуре? Каковы характеристики колебаний?

3. Что такое вынужденные электромагнитные колебания? Как получается переменная ЭДС?

4. Что такое фаза колебаний и сдвиг фаз?

5. Как применяется метод векторных диаграмм для изображения гармонически изменяющихся величин?

6. Сформулируйте закон Ома для цепи переменного тока.

7. В чем заключается резонанс напряжений и токов в цепи переменного тока?

Студент должен знать и уметь пользоваться следующими основными определениями и соотношениями.

Колебательный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивности, соединенных между собой. В колебательном контуре периодически изменяются следующие величины: заряд конденсатора, сила тока, напряжение на конденсаторе, ЭДС самоиндукции, энергия электрического поля и энергия магнитного поля. В отсутствии затухания изменение заряда конденсатора происходит по уравнению:

q = q ₀ cos ω₀ t,

где q ₀ – амплитуда заряда _, ω₀ – циклическая частота колебания_.

Основные характеристики колебаний – амплитуда, линейная
и циклическая частота, период, фаза и начальная фаза.

Вынужденные электромагнитные колебания совершаются под действием внешней периодической ЭДС.

Закон Ома для цепи переменного тока:

,

где R – активное сопротивление цепи; ω – циклическая частота,
L – индуктивность; С – емкость; U ₀ и I ₀– амплитуды напряжения и тока. Действующие значения тока и напряжения связаны с амплитудными соотношениями: I _д = , U _д = .

При резонансе напряжений реактивное сопротивление обращается в нуль, а сила тока достигает максимума.

При резонансе токов в разветвленной цепи сдвиг фаз равен нулю,
а полный ток становится наименьшим.