Тербелмелі контур

Презентация қосу

Тербелмелі контур. Еркін гармоникалық
және еркін өшетін электромагниттік
тербелістер және олардың сипаттамалары.

Дайындаған: «7М01501- Физика» мамандығы
1-курс магистранты Шажалиев А.Ш.
Тексерген: кафедра меңгерушісі, профессор Коданова С.К.
Жоспар:
1. Тербелмелі контур. Шығу тарихы.
2. Еркін гармоникалық электромагниттік
тербелістердің сипаттамалары
3. Еркін өшетін электромагниттік тербелістердің
сипаттамаларылары
Тербелмелі контур
Индуктивтілігі және сыйымдылығы бар тұйық тізбекте
электромагниттік тербелістер туындайды, және бұл тұйық
тізбек тербелмелі контур деп аталады.
XIX ғ. басында, Эрстед тәжірибесінен кейін, тоғы бар
өткізгіштердің өз маңайында магнит өрісін туғызатыны белгілі
болды. Сол уақытта физиктер тұрақты магнит алудың
жолдарын іздеді, ал ол үшін мықты магнит өрісі қажет. Ондай
магнит өрісін катушканы пайдалануға болады, яғни катушкаға
улкен ток күшін беру арқылы және оған жұлдызша салу арқылы
мықты магнит өрісін алуға болады. XIX ғасыр басында ток көзі
ретінде гальваникалық элементтер пайдаланған, ал олардың
ішкі кедергісі көп. Сондықтан үлкен тоқ күшін алу мүмкін 1-сурет. Тұрақты магнит алу мақсатында
жиналған Е гальваникалық элемент, С
болмады. Сол кезде физиктер мынадай қулыққа барды: тоқ көзін
конденсатор және L индуктивті катушкадан
тікелей катушкаға емес алдымен конденсаторға жалғап оны
туратын тізбек. Катушканың яғни өткізгіштің
зарядтайды, сосын конденсаторды катушкамен разрядтайды(1- кедергісі R гальваникалық элемент
сурет). Катушканың кедергісі аз, сондықтан тоқ күшінің мәні кедергісінен r әлдеқайда төмен. R<үлкен болады. Шыныменде, нәтижеде қысқа уақытқа болса да
үлкен тоқ күшіне қол жеткізілді, алайда тұрақты магнит алу
мақсаты орындалмады, керісінше катушкаға тұрақты магнит
салған кезде олардың магниттілігі жойылды.
Тербелмелі контур
Тізбекте қандай құбылыс орын алғанын көру
үшін 1-суреттегі тізбекке осциллограф жалғайық (2-
сурет).
Осциллограф – жылдам өтетін айнымалы
электрлік процестерді зерттеуге арналған
радиоөлшеуші құрылғы. Осы құрылғы арқылы біздің
тізбектегі кернеудің уақыт бойынша өзгеріс графигін
2-сурет. алуға болады (3-сурет).
U График кернеудің уақыт бойынша өзгеретінін
және бұл өзгеріс өшетін электромагниттік
тербелістер екенін көрсетеді. Ал тізбектің С
конденсатор және L катушкадан тұратын тізбек
тербелмелі контур деп аталады.
Тербелістің өшу себебі кез-келген реалды
контурдың активті кедергісі болады және уақыт
өтуімен осы кедергіде жылу бөлініп (Джоуль-Ленц
3-сурет. Еркін өшетін заңы) сырттан берілген энергия нолге тең болады.
электромагниттік тербелістер
Тербелмелі контур
Тербелістердің қалай жүретіні 4-
суретте көрсетілген. Сонымен қатар
тербелмелі контурды механикадағы
серіппелі маятникпен салыстырған.
Тербелмелі контурды электромагниттік
маятник деугеде болады.
Серіппелі маятниктегі тербеліс
кезінде серіппенің потенциалдық
энергиясы кинетикалық энергияға
айналады және керісінше. Тербелмелі
контурда конденсатордың электр
өрісінің энергиясы катушканың магнит
өрісінің энергиясына айналады және
керісінше. Кез-келген уақытта толық
энергия осы энергиялардың 4- сурет. Тербелмелі контурмен серіппелі
маятникті салыстыру
қосындысына тең.
Электромагниттік тербелістермен механикалық тербелістерді салыстыру

Электромагниттік
Механикадағы аналогы
тербелістер
Конденсатордағы заряд q Серіппенің ұзындығы x

Тоқ күші I q Жылдамдық x

Электр өріс энергиясы Потенциалдық энергия
x

Сыйымдылыққа кері шама Қатаңдық
Қатаңдық k
k
Магнит өрісінің энергиясы Кинетикалық энергия

Индуктивтілік L Масса m
Индуктивтілік L Масса m
Еркін гармоникалық электромагниттік тербелістер

Еркін гармоникалық электромагниттік (1) Контур үшін Кирхгоф ережесі
тербелістер – идеал тербелмелі контурда
берілген энергия есебінен болатын өшпейтін
(2)
тербелістер.
Томсонның идеал контуры – активті
кедергісі жоқ тербелмелі контур. Егер (3) Гармоникалық тербеліс теңдеуі
тербелмелі контурдың кедергісі жоқ деп
санасақ, онда жылу бөлінбейді. Яғни (4) (5)
тербелістер шексіз жалғасады деген сөз және
бұл тербелістер өшпейиін гармоникалық Томсон
Контурдың өздік
тербелістер болып табылады. жиілігі формуласы
Жоғарыда тербелмелі контурмен
серіппелі маятникті салыстырған болатынбыз. (6)
Демек гармоникалық электромагниттік
тербелістерді механкадағы гармоникалық (7)
тербелістер сияқты сипаттауға болады деген
сөз. Ол үшін контур үшін Кирхгоф заңын (8)
қолданамыз.
Еркін гармоникалық электромагниттік тербелістер

Осылайша, (8) формуладан ток күші фаза
бойынша конденсатордағы кернеуді ге озып
отыратынын көреміз.
Ток күші өзінің максимал мәніне жеткен
кезде, конденсатордағы заряд пен кернеу
нольге айналады, және керісінше.
(7) Және (8) формулалардан:

Контурдың толық энергиясы:
5-сурет. Ток күші мен кернеудің
уақыт бойынша өзгерісі
Еркін өшетін электромагниттік тербелістер

Кез-келген реал тербелмелі контур активті 6-суреттегі тізбек үшін (1) теңдеуіміз мына түрде
кедергіге ие. Сондықтан тербелмелі контурдың болады:
дұрыс сызбасы 6-сурет болып табылады. Контурда
жиналған энергия уақыт өтуімен осы кедергіде (9)

жылу бөлуе жұмсалады. Осының әсерене
тербелістер өшеді. (10)

ескерсек, және белгілеуін енгізсек,

(11)

Бұл теңдеу өшетін маханикалық тербелістердің теңдеуімен сәйкес
келеді

(12)

6-cурет. Актив кедергісі
бар тербелмелі контур (13)
Еркін өшетін электромагниттік тербелістер
(12) функциясының графигі 7- суретте көрсетілген. (17)
(13) теңдеу өшетін электромагниттік
тербелістердің жиілігін көрсетеді. Өшетін
тербелістердің жиілігі өздік жиіліктен кем.
Осылайша, контурда активті кедергі болған
(12) теңдеуді С ға бөлсек:
кезде, ток күші кернеуден фаза бойынша ден
көп ден аз шамаға озып отырады.
(14)

(15)

(16)

7-сурет.
Еркін өшетін электромагниттік тербелістер

Қорытындылай келе мынаны ескеру қажет, болған кезде, яғни

болса, онда тербелістің орнына конденсатор апериодты түрде разрядталады.

Тербелмелі контурдың апериодтыға көшу кедергісі критикалық кедергі деп

аталады. Критикалық кедергінің мәні мына шартпен анықталады ,

бұдан:

(18)
Пайдаланылған әдебиеттер:
• И.В.Савельев., «Курс общей физики, том 2», Москва «Наука», 1988 г.
• Э.Парселл., «Берклеевский курс физики, том 2», Москва «Наука», 1983 г.

НАЗАРЛАРЫҢЫЗ ҮШІН РАХМЕТ

Ұқсас жұмыстар

Электр сыйымдылық

Электр сыйымдылығы

ТОЛҚЫН ТЕҢДЕУІ

Конденсатордың екі өткізгіші

Ұлттық өнерге баулу, дыбыстың адам өміріндегі маңызын ашу

Конденсаторлар

Магнит өрісі. Магнит өрісінің тірі организмге әсері

Толқындар. Толқындық қозғалыс 9-сынып

Еркін өшетін тербелістердің дифференциалдық теңдеуі және оның шешімі

ГАРМОНИКАЛЫҚ ТЕРБЕЛІСТЕР

Пәндер