Толқын энергиясы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

ЕРКІН ЖӘНЕ ЕРІКСІЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТТІК ТЕРБЕЛІСТЕР
Денені серіппеге іліп қойып тербелткен қаңдай жеділ болса,
электромагниттік тербелістерді шығарып алу да соншалықты жеңіл. Бірақ
тербелістерді бақылау онша оңай емес. Өйткені біз конденсатордың зарядын
да, катушкадағы тоқты да тікелей көрмейміз ғой.
Электромагниттік тербелістер кездейсоқ ашылғанды. Лейден банкасын (бірінші
конденсаторды) ойлап шығарып, оған электростатикалық машинаның көмегімен
үлкен заряд беріп үйренгеннен кейін банканың электр разрядын бақылай
бастады. Лейден банкасының астарларын катушкасыммен тұйықтағаңда, катушка
ішіндегі болат шыбықтардың магниттелетіні анықталды. Мұнда таңқаларлық
ештеңе жоқ еді, электр тогы катушканың болат өзегін магниттеуі тиісті еді.
Таңқаларлық жағдай мынау еді: катушка өзегінің қай ұшы солтүстік полюс, қай
ұшы оңтүстік полюс болатьшын алдын ала білу мүмкін болмады. Тәжірибені
бірдей жағдайларда қайталап, бірінде бір түрлі, екіншісінде екінші түрлі
нәтиже тапқан. Конденсатор катушка арқылы разрядталғанда тербеліс пайда
болатынын бірден түсіне алмаған. Разрядталу кезінде конденсатор сан рет
қайыра зарядталып үлгереді де тоқ бағытын сан рет өзгертеді. Осыдан өзек
әр түрлі болып магниттеле алады.
Зарядтың, тоқ күшінің және кернеудің периодты (не периодты дерліктей)
өзгеруін электромагниттік тербелістер деп атайды.
Көбіне бұл тербелістер механикалық тербелістердің жиілігінен көш артық
болатын өте үлкен жиілікпен өтеді. Сондықтан, оларды бақылаудың және
зерттеудің ең қолайлы приборы — электрондық осциллограф болып табылады.
Осциллографтың электроңды-сәулелік түтігінде электрондардың жіңішке шоғы
электрондармен атқылаған кезде жарқырай алатын экранға келіп түседі.
Түтіктің горизонталь бағытта бұрушы пластиналарына "ара тістері" тәрізді Uж
айнымалы жайма кернеуі беріледі. Кернеу недәуір баяу өсіп барады да, кұрт
кемиді. Пластиналар арасындағы электр өрісі электрондық әулені тұрақты
жылдамдықпен горизонталь бағытта экранда жүгіріп өтуге және содан кейін
лезде кері оралуға мәжбүр етеді. Осыдан кейін барлық процесс қайталанады.
Егер енді түтіктің вертикаль бұрушы пластикаларын конденсаторға жалғаса,
оның разрадталуы кезіндегі кернеудің тербелісі сәулені вертикаль бағытқа
тербелтеді. Нәтижесінде экран бетінде тербелістің уақыттық "жаймасы"
түзіледі, бұл ұшында қарындашы бар маятниктің жылжымалы қағаз бетіне
сызатын тербелісіне әбден ұқсайды. Тербеліс бара-бара өшеді. Бұлар еркін
тербелістер болып табылады. Жүйені тепе-теңдік қалыптан шығарғаннан кейін
онда пайда болатын тербелістерді еркін тербелістер деп атайды. Біздің
жағдайымызда жүйе конденсаторға заряд берілгеннен кейін тепе-теңдік
қалыптан шығады. Конденсаторды зарядтау — маятниктің тепе-теңдік қалыптан
ауытқуымен парапар. Электр тізбегінде еріксіз электромагниттік
тербелістерді де шығарып алу қиын емес.
Сыртқы периодты электр қозғаушы күштің әсерінен тізбекте пайда болатын
тербелістерді еріксіз тербелістер деп атайды.
Бірнеше орамнан тұратын сым раманы біртекті магнит өрісінде айналдырғанда
айнымалы ЭҚК-і өнеді. Осы кездегі ЭҚК-тің тегі мынадай: раманың
өткізгіштерімен бірге қозғалып жүрген электрондарға магнит өрісі тарапын
күш әсер етеді. Ол электрондарды өткізгіштің бойында қозғалысқа келтіреді.
Раманы тесіп өтетін магнит ағыны периодтық түрде өзгеріп отыратын
болғандықтан, электромагниттік индукция заңына сай индукцияның ЭҚК-і де
периодты түрде өзгеріп отырады. Тізбекті тұйықтаған кезде айнымалы ЭҚК-і
айнымалы тоқ тудырып, гальванометрдің тілі тепе-теңдік қалпының маңында
тербеле бастайды.
Еркін электромагниттік тербелістер конденсаторды иңдуктивтік катушка
арқылы разрядтаған кезде пайда болады. Тізбектегі еріксіз тербелістерді
периодты ЭҚК тудырады.

ТЕРБЕЛМЕЛІ КОНТУР. ЭЛЕКТРОМАГНИТТІК ТЕРБЕЛІСТЕР КЕЗІНДЕГІ ЭНЕРГИЯНЫҢ
ТҮРЛЕНУІ.
Ішінде еркін электромагниттік тербелістер болып өте алатын ең қарапайым
жүйе конденсатордан және оның астарларына жалғанған катушкадан тұрады.
Мұндай жүйе тербелмелі контур деп аталады.
Контурда неге тербелістер пайда болатынын қарастырайық. Конденсаторды
ауыстырып-қосқыш арқылы батареяға біраз уақыт жалғап, оны зарядтайық. Осы
кезде конденсатор мынадай энергия алады:

Wж= (2.1)
мұндағы qт — коңденсатордың заряды, ал С — оның электр сыйымдылығы.
Конденсатордың астарларының арасыңда Uт потенциалдар айырымы пайда болады.
Еңді ауыстырып-қосқышты 2-қалыпқа көшіреміз. Конденсатор разрядтала
бастайды да, тізбекте электр тогы пайда болады. Ток күші бірден максимал
мәніне жетпейді, бірте-бірте артады. Бұл өздік индукция құбылысынан болады.
Ток пайда болған кезде, айнымалы магнит өрісі де пайда болады. Осы айнымалы
магнит өрісі өткізгіш ішінде құйынды электр өрісін туғызады. (Бұл жөнінде 1-
тарауда баяндалғанды.) Құйынды электр өрісі магнит өрісі арта бастаған
кезде токқа қарсы бағытталады да, токтың лезде артуына бөгет жасайды.
Ковденсатор разрядталған сайын электр өрісінің энергиясы кеми береді,
бірақ сонымен қабат токтың магнит өрісінің энергиясы арта бастайды, ол мына
формуламен анықталады:
Wm= (2.2)
мүндағы i — айнымалы ток күші, L — катушканың иңдуктивтігі. Контурдың
электромагниттік өрісінің толық энергиясы магнит және электр өрістерінің
энергияларының қосындысына тең болады:
W = (2.3)
Ковденсатор толық разрядталған мезетте (q==0) электр өрісінің энергиясы
нөлге тең болады. Ал токтың магнит өрісінің энергиясы энергияның сақталу
заңы бойынша максимал болады. Демек, бұл мезетте ток күші де iт максимал
мәніне жетеді.
Осы кезде катушка ұштарындағы потенциалдар айырымы нөлге тең болатынына
қарамастан, электр тогы бірден тоқтай алмайды. Оған өздік индукция бөгет
жасайды. Ток күші және оның туғызған магнит өрісі азая бастаса-ақ болды,
құйынды электр өрісі пайда болады, ол токпен бағыттас әрі оны демеп
отырады. Нәтижесіңде конденсатор, ток біртіндеп кеміп нөлге тең болғанға
шейін, қайыра ауысып зарядталады. Осы мезетте магнит өрісінің энергиясы да
нөлге тең болады, ал конденсатордың электр өрісінің энергиясы тағы да
максимал мәніне жетеді. Осыдан кейін конденсатор жаңадан қайыра зарядталады
да, жүйе бастапқы күйіне қайта оралады. Егер энергия шығыны болмаса,
онда осы процесс ұзаққа созылар еді. Тербеліс өшпейтін болар еді. Тербеліс
периодына тең уақыт аралықтары өткен сайын, жүйенің күйі дәлме-дәл
қайталанып отырар еді. Осы кезде толық энергия сақталар еді де, оның мәні
кез келген уақыт мезетівде
электр өрісінің максимал энергиясына тең болған болар еді:
W= (2 4)
Бірақ шындығында энергия шығынының ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.