التذبذبات الكهرومغناطيسية. التذبذبات الكهربائية الإجبارية والمجانية في دائرة التذبذب.

1. الاهتزازات الكهرومغناطيسية- التقلبات المترابطة في المجالات الكهربائية والمغناطيسية.

تظهر التذبذبات الكهرومغناطيسية في دوائر كهربائية مختلفة. في هذه الحالة ، يتقلب حجم الشحنة والجهد وقوة التيار والشدة الحقل الكهربائي، استقراء حقل مغناطيسيوالكميات الكهروديناميكية الأخرى.

التذبذبات الكهرومغناطيسية المجانيةتنشأ في النظام الكهرومغناطيسي بعد إزالته من حالة التوازن ، على سبيل المثال ، عن طريق نقل شحنة للمكثف أو عن طريق تغيير التيار في قسم الدائرة.

هذه اهتزازات مخففة، نظرًا لأن الطاقة التي يتم توصيلها إلى النظام يتم إنفاقها على التدفئة والعمليات الأخرى.

التذبذبات الكهرومغناطيسية القسرية- التذبذبات غير المثبطة في الدائرة الناتجة عن EMF خارجي متغير دوريًا.

توصف التذبذبات الكهرومغناطيسية بنفس قوانين القوانين الميكانيكية ، على الرغم من أن الطبيعة الفيزيائية لهذه التذبذبات مختلفة تمامًا.

الاهتزازات الكهربائية - حالة خاصةالكهرومغناطيسية ، عندما تؤخذ في الاعتبار تذبذبات الكميات الكهربائية فقط. في هذه الحالة يتحدثون عن التيار المتردد والجهد والطاقة وما إلى ذلك.

1. دائرة متذبذبة

الدائرة التذبذبية عبارة عن دائرة كهربائية تتكون من مكثف متصل بالسلسلة بسعة C ، ومحث مع محاثة Lومقاوم ذو مقاومة R. دائرة مثالية - إذا كان من الممكن إهمال المقاومة ، أي فقط المكثف C والملف المثالي L.

تتميز حالة التوازن المستقر للدائرة التذبذبية بالحد الأدنى من طاقة المجال الكهربائي (المكثف غير مشحون) والمجال المغناطيسي (لا يوجد تيار من خلال الملف).

1. خصائص التذبذبات الكهرومغناطيسية

تشبيه التذبذبات الميكانيكية والكهرومغناطيسية

مميزات:	الاهتزازات الميكانيكية	الاهتزازات الكهرومغناطيسية
الكميات التي تعبر عن خصائص النظام نفسه (معلمات النظام):	م- الكتلة (كجم) ك- معدل الربيع (N / m)	L- الحث (H) 1 / ج- سعة متبادلة (1 / F)
الكميات التي تميز حالة النظام:	الطاقة الحركية (J) الطاقة الكامنة (J) س - الإزاحة (م)	الطاقة الكهربائية (J) الطاقة المغناطيسية (J) ف - شحنة مكثف (C)
الكميات التي تعبر عن التغيير في حالة النظام:	ت = س "(ر) سرعة الإزاحة (م / ث)	أنا = ف "(ر) القوة الحالية - معدل تغير الشحنة (أ)
ميزات أخرى: T = 1 / ν T = 2π / ω ω = 2πν	T- فترة التذبذب لواحد (تذبذبات) كاملة
	ν- التردد - عدد الاهتزازات لكل وحدة زمنية (هرتز)
	ω - عدد الترددات الدورية للاهتزازات في كل 2π ثانية (هرتز)
	φ = ωt - مرحلة التذبذب - تُظهر أي جزء من قيمة السعة التي تستوعبها هذه اللحظةتقلب القيمة ، أيتحدد المرحلة حالة النظام المتذبذب في أي وقت.

أين ف " هو المشتق الثاني من الشحنة فيما يتعلق بالوقت.

قيمة هو التردد الدوري. تصف المعادلات نفسها التقلبات في التيار والجهد والكميات الكهربائية والمغناطيسية الأخرى.

أحد حلول المعادلة (1) هو الوظيفة التوافقية

هذه هي المعادلة المتكاملة الاهتزازات التوافقية.

فترة التذبذب في الدائرة (صيغة طومسون):

القيمة φ = ώt + 0 ، يقف تحت علامة الجيب أو جيب التمام ، هو مرحلة التذبذب.

التيار في الدائرة يساوي مشتق الشحنة بالنسبة للوقت ، ويمكن التعبير عنه

يختلف الجهد على ألواح المكثف وفقًا للقانون:

حيث أنا ماكس \ u003d ωq الخشخاش هي سعة التيار (أ) ،

Umax = qmax / C - سعة الجهد (V)

يمارس: لكل حالة من حالات الدائرة التذبذبية ، اكتب قيم الشحنة على المكثف ، والتيار في الملف ، وشدة المجال الكهربائي ، وتحريض المجال المغناطيسي ، والطاقة الكهربائية والمغناطيسية.

القيمة الرئيسية لمواد العرض هي رؤية الديناميكيات المرحلية لتشكيل المفاهيم المتعلقة بقوانين التذبذبات الميكانيكية وخاصة التذبذبات الكهرومغناطيسية في الأنظمة التذبذبية.

تحميل:

شرح الشرائح:

التناظر بين التذبذبات الميكانيكية والكهرومغناطيسية. لطلاب الصف الحادي عشر منطقة بيلغورود Gubkin MBOU "المدرسة الثانوية رقم 3" Skarzhinsky Ya.Kh. ©

الدائرة التذبذبية

دائرة تتأرجح دائرة تتأرجح مع عدم وجود R نشط

نظام تذبذب كهربائي نظام تذبذب ميكانيكي

نظام تذبذب كهربائي مع الطاقة الكامنة لمكثف مشحون نظام تذبذب ميكانيكي مع الطاقة الكامنة لنابض مشوه

التناظر بين التذبذبات الميكانيكية والكهرومغناطيسية. ملف تحميل مكثف الربيع A الكميات الميكانيكية تنسيق الكميات الكهربائية x الشحن q السرعة v x التيار أنا الكتلة m الحث L الطاقة الكامنة kx 2/2 طاقة المجال الكهربائي q 2/2 ثابت الزنبرك k تبادلي السعة 1 / C الطاقة الحركية mv 2/2 مغناطيسي مجال الطاقة Li 2/2

التناظر بين التذبذبات الميكانيكية والكهرومغناطيسية. 1 أوجد طاقة المجال المغناطيسي للملف في الدائرة التذبذبية ، إذا كان تحريضه 5 مللي أمبير ، وقوة التيار القصوى هي 0.6 مللي أمبير. 2 ما هي الشحنة القصوى على ألواح المكثف في نفس الدائرة التذبذبية ، إذا كانت سعتها 0.1 pF؟ حل المشكلات النوعية والكمية في موضوع جديد.

الواجب المنزلي: §

حول الموضوع: التطورات المنهجية والعروض التقديمية والملاحظات

الأهداف والغايات الرئيسية للدرس: لاختبار المعرفة والمهارات والقدرات حول الموضوع المغطى ، مع الأخذ في الاعتبار السمات الفرديةكل طالب شجع الطلاب الأقوياء على توسيع أنشطتهم ...

ملخص درس "التذبذبات الميكانيكية والكهرومغناطيسية"

يمكن استخدام هذا التطور عند دراسة الموضوع في الصف 11: "التذبذبات الكهرومغناطيسية". المادة مصممة لدراسة موضوع جديد ....

على الرغم من الاهتزازات الميكانيكية والكهرومغناطيسية لها طبيعة مختلفة، يمكن استخلاص العديد من المقارنات بينهما. على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك التذبذبات الكهرومغناطيسية في دائرة متذبذبة وتذبذب الحمل على زنبرك.

يتأرجح الحمل على الربيع

مع التذبذبات الميكانيكية للجسم في الزنبرك ، يتغير تنسيق الجسم بشكل دوري. في هذه الحالة ، سنغير إسقاط سرعة الجسم على محور الثور. في التذبذبات الكهرومغناطيسية بمرور الوقت قانون دوريسوف تتغير الشحنة q للمكثف ، والقوة الحالية في دائرة الدائرة التذبذبية.

سيكون للقيم نفس نمط التغيير. هذا بسبب وجود تشابه بين الظروف التي تحدث فيها التذبذبات. عندما نزيل الحمل على الزنبرك من موضع التوازن ، تظهر قوة مرنة F في الربيع ، والتي تميل إلى إعادة الحمل إلى وضع التوازن. سيكون معامل التناسب لهذه القوة هو صلابة الزنبرك ك.

عندما يتم تفريغ المكثف ، يظهر تيار في دائرة الدائرة المتذبذبة. يرجع التفريغ إلى حقيقة وجود جهد كهربائي على ألواح المكثف. سيكون هذا الجهد متناسبًا مع الشحنة q لأي من اللوحات. سيكون عامل التناسب هو القيمة 1 / C ، حيث C هي سعة المكثف.

عندما يتحرك الحمل في زنبرك ، عندما نطلقه ، تزداد سرعة الجسم تدريجيًا بسبب القصور الذاتي. وبعد انتهاء القوة ، لا تصبح سرعة الجسم مساوية للصفر على الفور ، بل تنخفض أيضًا تدريجيًا.

الدائرة التذبذبية

نفس الشيء صحيح في الدائرة التذبذبية. كهرباءفي الملف تحت تأثير الجهد لا يزداد فورًا ، ولكن بشكل تدريجي ، بسبب ظاهرة الاستقراء الذاتي. وعندما يتوقف الجهد عن العمل ، لا تصبح القوة الحالية مساوية للصفر على الفور.

أي ، في الدائرة التذبذبية ، سيكون تحريض الملف L مشابهًا لكتلة الجسم م ، عندما يتأرجح الحمل في الزنبرك. وبالتالي ، فإن الطاقة الحركية للجسم (م * V ^ 2) / 2 ، ستكون مماثلة لطاقة المجال المغناطيسي للتيار (L * i ^ 2) / 2.

عندما نزيل الحمل من وضع التوازن ، فإننا نبلغ العقل ببعض الطاقة الكامنة (k * (Xm) ^ 2) / 2 ، حيث Xm هو الإزاحة من موضع التوازن.

في الدائرة التذبذبية ، يتم تنفيذ دور الطاقة الكامنة بواسطة طاقة الشحن للمكثف q ^ 2 / (2 * C). يمكننا أن نستنتج أن صلابة الزنبرك في الاهتزازات الميكانيكية ستكون مماثلة للقيمة 1 / C ، حيث C هي سعة المكثف في الاهتزازات الكهرومغناطيسية. وسيكون إحداثي الجسم مشابهًا لشحنة المكثف.

دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في عمليات التذبذب ، في الشكل التالي.

صورة

(أ) نبلغ الجسم بالطاقة الكامنة. بالقياس ، نقوم بشحن المكثف.

(ب) نحرر الكرة ، وتبدأ الطاقة الكامنة في الانخفاض ، وتزداد سرعة الكرة. عن طريق القياس ، تبدأ الشحنة على لوحة المكثف في الانخفاض ، ويظهر تيار في الدائرة.

(ج) وضع التوازن. لا توجد طاقة كامنة ، وسرعة الجسم القصوى. يتم تفريغ المكثف ، الحد الأقصى للتيار في الدائرة.

(هـ) انحرف الجسم في الوضع المتطرف ، وأصبحت سرعته مساوية للصفر ، وبلغت الطاقة الكامنة ذروتها. مكثف مشحونًا مرة أخرى ، بدأ التيار في الدائرة يساوي صفرًا.

تطوير منهجية لدراسة موضوع "التذبذبات الكهرومغناطيسية".

الدائرة التذبذبية. تحويلات الطاقة أثناء التذبذبات الكهرومغناطيسية.

هذه الأسئلة التي هي من بين أهم الأسئلة في هذا الموضوع يتم تناولها في الدرس الثالث.

أولاً ، يتم تقديم مفهوم الدائرة التذبذبية ، ويتم إدخال الإدخال المناسب في دفتر ملاحظات.

علاوة على ذلك ، من أجل معرفة سبب حدوث التذبذبات الكهرومغناطيسية ، يتم عرض جزء يوضح عملية شحن المكثف. يتم لفت انتباه الطلاب إلى علامات شحنات لوحات المكثف.

بعد ذلك يتم النظر في طاقات المجالات المغناطيسية والكهربائية ، ويتم إطلاع الطلاب على كيفية تغير هذه الطاقات والطاقة الكلية في الدائرة ، ويتم شرح آلية حدوث التذبذبات الكهرومغناطيسية باستخدام النموذج ، والمعادلات الأساسية هي مسجل.

من المهم جدًا لفت انتباه الطلاب إلى حقيقة أن مثل هذا التمثيل للتيار في الدائرة (تدفق الجسيمات المشحونة) مشروط ، لأن سرعة الإلكترونات في الموصل منخفضة جدًا. تم اختيار طريقة العرض هذه لتسهيل فهم جوهر التذبذبات الكهرومغناطيسية.

علاوة على ذلك ، يتركز انتباه الطلاب على حقيقة أنهم يلاحظون عمليات تحويل طاقة المجال الكهربائي إلى طاقة مغناطيسية والعكس صحيح ، وبما أن الدائرة التذبذبية مثالية (لا توجد مقاومة) ، فإن إجمالي الطاقة حقل كهرومغناطيسييبقى دون تغيير. بعد ذلك ، يتم تقديم مفهوم التذبذبات الكهرومغناطيسية ويشترط أن تكون هذه التذبذبات مجانية. ثم يتم تلخيص النتائج وإعطاء الواجب المنزلي.

التناظر بين التذبذبات الميكانيكية والكهرومغناطيسية.

يتم النظر في هذا السؤال في الدرس الرابع من دراسة الموضوع. أولاً ، للتكرار والدمج ، يمكنك مرة أخرى إظهار النموذج الديناميكي لدائرة تذبذبية مثالية. لشرح الجوهر وإثبات التشابه بين التذبذبات الكهرومغناطيسية وتذبذبات البندول الزنبركي ، تم استخدام نموذج التذبذب الديناميكي "التناظر بين التذبذبات الميكانيكية والكهرومغناطيسية" وعروض PowerPoint التقديمية.

يعتبر البندول الزنبركي (تذبذبات الحمل على الزنبرك) بمثابة نظام تذبذب ميكانيكي. الكشف عن العلاقة بين الكميات الميكانيكية والكهربائية عند عمليات التذبذبتتم وفق الطريقة التقليدية.

كما تم القيام به بالفعل في الدرس الأخير ، من الضروري تذكير الطلاب مرة أخرى بشروط حركة الإلكترونات على طول الموصل ، وبعد ذلك يتم لفت انتباههم إلى الزاوية اليمنى العليا من الشاشة ، حيث يتم "الاتصال" يقع نظام تذبذب السفن. يشترط أن يتأرجح كل جسيم حول موضع التوازن ، وبالتالي ، يمكن أيضًا أن تكون تذبذبات السوائل في الأوعية المتصلة بمثابة قياس للتذبذبات الكهرومغناطيسية.

إذا كان هناك وقت متبقي في نهاية الدرس ، فيمكنك حينئذٍ التركيز على نموذج العرض التوضيحي بمزيد من التفصيل ، وتحليل جميع النقاط الرئيسية باستخدام المادة المدروسة حديثًا.

معادلة التذبذبات التوافقية الحرة في الدائرة.

في بداية الدرس ، يتم توضيح النماذج الديناميكية للدائرة التذبذبية وقياسات التذبذبات الميكانيكية والكهرومغناطيسية ، وتكرار مفاهيم التذبذبات الكهرومغناطيسية ، والدائرة التذبذبية ، ومراسلات الكميات الميكانيكية والكهرومغناطيسية في العمليات التذبذبية.

يجب أن تبدأ المادة الجديدة بحقيقة أنه إذا كانت الدائرة التذبذبية مثالية ، فإن طاقتها الإجمالية تظل ثابتة بمرور الوقت

هؤلاء. مشتقها الزمني ثابت ، وبالتالي فإن المشتقات الزمنية لطاقات المجالات المغناطيسية والكهربائية ثابتة أيضًا. بعد ذلك ، وبعد سلسلة من التحولات الرياضية ، توصلوا إلى استنتاج مفاده أن معادلة التذبذبات الكهرومغناطيسية تشبه معادلة اهتزازات البندول الزنبركي.

بالإشارة إلى النموذج الديناميكي ، يتم تذكير الطلاب بأن الشحنة في المكثف تتغير بشكل دوري ، وبعد ذلك تكون المهمة هي معرفة كيف تعتمد الشحنة والتيار في الدائرة والجهد عبر المكثف على الوقت.

تم العثور على هذه التبعيات بالطريقة التقليدية. بعد العثور على معادلة تقلبات شحنة المكثف ، يتم عرض صورة للطلاب توضح اعتماد شحنة المكثف وإزاحة الحمل في الوقت المحدد ، وهي موجات جيب التمام.

في سياق توضيح معادلة تذبذبات شحنة المكثف ، يتم تقديم مفاهيم فترة التذبذبات والترددات الدورية والطبيعية للتذبذبات. ثم يتم اشتقاق صيغة طومسون.

بعد ذلك ، يتم الحصول على معادلات التقلبات في شدة التيار في الدائرة والجهد على المكثف ، وبعد ذلك يتم عرض صورة برسوم بيانية لاعتماد ثلاث كميات كهربائية في الوقت المحدد. يتم لفت انتباه الطلاب إلى تحول الطور بين التقلبات الحالية والشحنات من خلال عدم وجودها بين تقلبات الجهد والشحنة.

بعد اشتقاق المعادلات الثلاث ، يتم تقديم مفهوم التذبذبات المخمدة وتظهر صورة توضح هذه التذبذبات.

في الدرس التالي ، لخص ملخصمع تكرار المفاهيم الأساسية ، يتم حل مشاكل العثور على الفترة ، والترددات الدورية والطبيعية للتذبذبات ، والاعتماد على q (t) ، U (t) ، I (t) ، وكذلك العديد من المشاكل النوعية والرسومات التحقيق.

4. التطوير المنهجيثلاثة دروس

تم تصميم الدروس أدناه كمحاضرات ، لأن هذا النموذج ، في رأيي ، هو الأكثر إنتاجية ويترك وقتًا كافيًا في هذه الحالة للعمل مع العروض الديناميكية.نماذج أيون. إذا رغبت في ذلك ، يمكن بسهولة تحويل هذا النموذج إلى أي شكل آخر من أشكال الدرس.

موضوع الدرس: الدائرة التذبذبية. تحويلات الطاقة في دائرة متذبذبة.

شرح مادة جديدة.

الغرض من الدرس: شرح مفهوم الدائرة التذبذبية وجوهر التذبذبات الكهرومغناطيسية باستخدام النموذج الديناميكي "الدائرة التذبذبية المثالية".

يمكن أن تحدث التذبذبات في نظام يسمى الدائرة التذبذبية ، وتتألف من مكثف بسعة C وملف الحث L. تسمى الدائرة التذبذبية بالمثالية إذا لم يكن هناك فقد للطاقة فيها لتسخين الأسلاك الموصلة وأسلاك الملف ، أي ، تم إهمال المقاومة R.

لنرسم صورة تخطيطية لدائرة تذبذبية في أجهزة الكمبيوتر المحمولة.

لكي تحدث التذبذبات الكهربائية في هذه الدائرة ، من الضروري إعلامها بكمية معينة من الطاقة ، أي اشحن المكثف. عندما يتم شحن المكثف ، سيتركز المجال الكهربائي بين لوحاته.

(دعنا نتبع عملية شحن المكثف ونوقف العملية عند اكتمال الشحن).

إذن ، المكثف مشحون ، طاقته تساوي

لذلك ،

نظرًا لأنه بعد شحن المكثف سيكون له شحنة قصوى (انتبه لألواح المكثف ، فلديهم شحنة معاكسة للإشارة) ، ثم عند q \ u003d q max ، ستكون طاقة المجال الكهربائي للمكثف هي الحد الأقصى وتساوي

في اللحظة الأولى من الزمن ، تتركز كل الطاقة بين ألواح المكثف ، والتيار في الدائرة هو صفر. (دعنا الآن نغلق المكثف بالملف الموجود في نموذجنا). عندما يغلق المكثف في الملف ، يبدأ في التفريغ وسيظهر تيار في الدائرة ، والذي بدوره سيخلق مجالًا مغناطيسيًا في الملف. يتم توجيه خطوط القوة لهذا المجال المغناطيسي وفقًا لقاعدة gimlet.

عندما يتم تفريغ المكثف ، لا يصل التيار على الفور إلى قيمته القصوى ، ولكن بشكل تدريجي. وذلك لأن المجال المغناطيسي المتناوب يولد مجالًا كهربائيًا ثانيًا في الملف. بسبب ظاهرة الحث الذاتي ، ينشأ تيار تحريضي هناك ، وفقًا لقاعدة لينز ، يتم توجيهه في الاتجاه المعاكس للزيادة في تيار التفريغ.

عندما يصل تيار التفريغ إلى قيمته القصوى ، تكون طاقة المجال المغناطيسي القصوى وتساوي:

وطاقة المكثف في هذه اللحظة تساوي صفرًا. وهكذا ، من خلال t = T / 4 ، تنتقل طاقة المجال الكهربائي بالكامل إلى طاقة المجال المغناطيسي.

(دعنا نلاحظ عملية تفريغ مكثف على نموذج ديناميكي. ألفت انتباهك إلى حقيقة أن هذه الطريقة في تمثيل عمليات شحن وتفريغ مكثف في شكل تدفق جسيمات قيد التشغيل مشروطة ويتم اختيارها بسهولة من الإدراك. أنت تعلم جيدًا أن سرعة الإلكترونات صغيرة جدًا (ترتيب عدة سنتيمترات في الثانية). لذلك ، ترى كيف ، مع انخفاض شحنة المكثف ، تتغير القوة الحالية في الدائرة ، وكيف تتغير طاقات المجالات المغناطيسية والكهربائية ، فما العلاقة الموجودة بين هذه التغييرات ، وبما أن الدائرة مثالية ، فلا يوجد فقدان للطاقة ، وبالتالي تظل الطاقة الكلية للدائرة ثابتة).

مع بدء إعادة شحن المكثف ، سينخفض ​​تيار التفريغ إلى الصفر ليس على الفور ، ولكن بشكل تدريجي. هذا مرة أخرى بسبب حدوث العداد. د. والتيار الاستقرائي للاتجاه المعاكس. هذا التيار يقاوم الانخفاض في تيار التفريغ ، حيث كان يبطل سابقًا زيادته. الآن سوف يدعم التيار الرئيسي. ستنخفض طاقة المجال المغناطيسي ، وستزداد طاقة المجال الكهربائي ، وسيُعاد شحن المكثف.

وبالتالي ، فإن الطاقة الإجمالية للدائرة التذبذبية في أي وقت تساوي مجموع طاقات المجالات المغناطيسية والكهربائية

تسمى التذبذبات التي يتم فيها تحويل طاقة المجال الكهربائي للمكثف بشكل دوري إلى طاقة المجال المغناطيسي للملف التذبذبات الكهرومغناطيسية. نظرًا لأن هذه التذبذبات تحدث بسبب الإمداد الأولي للطاقة وبدون تأثيرات خارجية ، فهي مجانية.

موضوع الدرس: القياس بين التذبذبات الميكانيكية والكهرومغناطيسية.

شرح مادة جديدة.

الغرض من الدرس: شرح الجوهر وإثبات التشابه بين التذبذبات الكهرومغناطيسية وتذبذبات البندول الزنبركي باستخدام نموذج التذبذب الديناميكي "التناظر بين التذبذبات الميكانيكية والكهرومغناطيسية" وعروض PowerPoint التقديمية.

مادة للتكرار:

مفهوم الدائرة التذبذبية ؛

مفهوم الدائرة التذبذبية المثالية ؛

شروط حدوث التقلبات في ج / ج ؛

مفاهيم المجالات المغناطيسية والكهربائية.

التقلبات كعملية تغيير دوري للطاقة ؛

طاقة الدائرة عند نقطة زمنية عشوائية ؛

مفهوم التذبذبات الكهرومغناطيسية (المجانية).

(للتكرار والدمج ، يظهر للطلاب مرة أخرى نموذجًا ديناميكيًا لدائرة تذبذبية مثالية).

في هذا الدرس ، سوف ننظر في التشابه بين التذبذبات الميكانيكية والكهرومغناطيسية. سننظر في البندول الزنبركي كنظام تذبذب ميكانيكي.

(ترى على الشاشة نموذجًا ديناميكيًا يوضح التناظر بين التذبذبات الميكانيكية والكهرومغناطيسية. وسوف يساعدنا في فهم العمليات التذبذبية ، سواء في النظام الميكانيكي أو في النظام الكهرومغناطيسي).

لذلك ، في البندول الربيعي ، يضفي الزنبرك المشوه بشكل مرن السرعة على الحمل المرتبط به. يحتوي الزنبرك المشوه على الطاقة الكامنة للجسم المشوه بشكل مرن

الجسم المتحرك لديه طاقة حركية

إن تحويل الطاقة الكامنة لنابض إلى طاقة حركية لجسم متذبذب هو تشبيه ميكانيكي لتحول طاقة المجال الكهربائي لمكثف إلى طاقة المجال المغناطيسي للملف. في هذه الحالة ، التناظرية للطاقة الكامنة الميكانيكية للنابض هي طاقة المجال الكهربائي للمكثف ، والتناظرية للطاقة الحركية الميكانيكية للحمل هي طاقة المجال المغناطيسي ، المرتبط بالحركة من التهم. يتوافق شحن المكثف من البطارية مع الرسالة إلى زنبرك الطاقة الكامنة (على سبيل المثال ، الإزاحة باليد).

دعونا نقارن الصيغ ونشتق الأنماط العامة للاهتزازات الكهرومغناطيسية والميكانيكية.

من مقارنة الصيغ ، يترتب على ذلك أن التناظرية للمحاثة L هي الكتلة m ، والتناظرية للإزاحة x هي الشحنة q ، والتناظرية للمعامل k هو مقلوب السعة الكهربائية ، أي 1 / ج.

اللحظة التي يتم فيها تفريغ المكثف ، وتصل قوة التيار إلى أقصى حد لها ، يتوافق مع مرور الجسم في وضع التوازن مع السرعة القصوى(انتبه للشاشات: هناك يمكنك مراقبة هذه المراسلات).

كما ذكرنا سابقًا في الدرس الأخير ، فإن حركة الإلكترونات على طول الموصل مشروطة ، لأن النوع الرئيسي للحركة بالنسبة لهم هو حركة متذبذبةحول وضع التوازن. لذلك ، في بعض الأحيان تتم مقارنة التذبذبات الكهرومغناطيسية مع اهتزازات الماء في الأوعية المتصلة (انظر إلى الشاشة ، يمكنك أن ترى أن مثل هذا النظام التذبذب يقع في الزاوية اليمنى العليا) ، حيث يتأرجح كل جسيم حول وضع التوازن.

إذن ، وجدنا أن تشبيه المحاثة هو الكتلة ، وقياس الإزاحة هو الشحنة. لكنك تعلم جيدًا أن التغيير في الشحنة لكل وحدة زمنية ليس أكثر من قوة حالية ، والتغيير في الإحداثيات لكل وحدة زمنية هو سرعة ، أي q "= I و x" = v. وهكذا وجدنا تطابقًا آخر بين الكميات الميكانيكية والكهربائية.

لنقم بعمل جدول يساعدنا على تنظيم العلاقات بين الكميات الميكانيكية والكهربائية في العمليات التذبذبية.

جدول المطابقة بين الكميات الميكانيكية والكهربائية في العمليات التذبذبية.

موضوع الدرس: معادلة التذبذبات التوافقية الحرة في الدائرة.

شرح مادة جديدة.

الغرض من الدرس: اشتقاق المعادلة الأساسية للتذبذبات الكهرومغناطيسية ، وقوانين التغيير في الشحنة وقوة التيار ، والحصول على صيغة طومسون والتعبير عن التردد الطبيعي لتذبذب الدائرة باستخدام عروض PowerPoint التقديمية.

مادة للتكرار:

مفهوم التذبذبات الكهرومغناطيسية ؛

مفهوم طاقة الدائرة التذبذبية ؛

مراسلات الكميات الكهربائية مع الكميات الميكانيكية أثناء العمليات التذبذبية.

(من أجل التكرار والدمج ، من الضروري إظهار نموذج تشبيه التذبذبات الميكانيكية والكهرومغناطيسية مرة أخرى).

في الدروس السابقة ، اكتشفنا أن التذبذبات الكهرومغناطيسية ، أولاً ، مجانية ، وثانيًا ، تمثل تغيرًا دوريًا في طاقات المجالات المغناطيسية والكهربائية. ولكن بالإضافة إلى الطاقة ، أثناء التذبذبات الكهرومغناطيسية ، تتغير الشحنة أيضًا ، وبالتالي قوة التيار في الدائرة والجهد. في هذا الدرس ، يجب أن نتعرف على القوانين التي تتغير بموجبها الشحنة ، مما يعني قوة التيار والجهد.

لذلك ، وجدنا أن الطاقة الإجمالية للدائرة التذبذبية في أي وقت تساوي مجموع طاقات المجالين المغناطيسي والكهربائي:. نعتقد أن الطاقة لا تتغير بمرور الوقت ، أي أن المحيط مثالي. هذا يعني أن المشتق الزمني للطاقة الإجمالية يساوي صفرًا ، وبالتالي فإن مجموع مشتقات الوقت لطاقات المجالات المغناطيسية والكهربائية يساوي صفرًا:

بمعنى آخر.

تعني علامة الطرح في هذا التعبير أنه عندما تزداد طاقة المجال المغناطيسي ، تقل طاقة المجال الكهربائي والعكس صحيح. لكن المعنى الماديمن هذا التعبير بحيث يكون معدل التغير في طاقة المجال المغناطيسي مساويًا في القيمة المطلقة ومعاكسًا في الاتجاه لمعدل التغيير في المجال الكهربائي.

نحسب المشتقات

لكن ، إذن - حصلنا على معادلة تصف التذبذبات الكهرومغناطيسية الحرة في الدائرة. إذا استبدلنا q بـ x ، x "" = a x بـ q "" ، k بـ 1 / C ، m بـ L ، نحصل على المعادلة

يصف اهتزازات الحمل على الزنبرك. وبالتالي ، فإن معادلة التذبذبات الكهرومغناطيسية لها نفس الشيء شكل رياضي، كمعادلة تذبذب البندول الربيعي.

كما رأيت في النموذج التجريبي ، تتغير شحنة المكثف بشكل دوري. من الضروري إيجاد اعتماد الشحنة في الوقت المحدد.

من الصف التاسع ، تكون على دراية بالوظائف الدورية الجيب وجيب التمام. هذه الوظائف لها الخاصية التالية: المشتق الثاني من الجيب وجيب التمام متناسب مع الدوال نفسها ، مأخوذة بعلامة معاكسة. بصرف النظر عن هذين ، لا توجد وظائف أخرى لها هذه الخاصية. عاد الآن إلى الشحن الكهربائي. يمكن القول بجرأة أن الشحنة الكهربائية، وبالتالي القوة الحالية ، مع تغير التذبذبات الحرة بمرور الوقت وفقًا لقانون جيب التمام أو قانون الجيب ، أي جعل الاهتزازات التوافقية. يقوم البندول الزنبركي أيضًا بأداء التذبذبات التوافقية (التسارع يتناسب مع الإزاحة ، تؤخذ بعلامة ناقص).

لذلك ، من أجل العثور على الاعتماد الصريح للشحنة والتيار والجهد في الوقت المحدد ، من الضروري حل المعادلة

مع مراعاة الطبيعة التوافقية للتغير في هذه الكميات.

إذا أخذنا تعبيرًا مثل q = q m cos t كحل ، فعند استبدال هذا الحل في المعادلة الأصلية ، نحصل على q "" = - q m cos t = -q.

لذلك ، كحل ، من الضروري أخذ تعبير عن النموذج

q = q m cossh o t ،

حيث q م هي سعة تذبذبات الشحنة (المعامل أعظم قيمةقيمة متقلبة) ،

w o = - تردد دوري أو دائري. معناها المادي

عدد التذبذبات في فترة واحدة ، أي لمدة 2p s.

فترة التذبذبات الكهرومغناطيسية هي الفترة الزمنية التي يحدث خلالها التيار في الدائرة التذبذبية والجهد على لوحات المكثف تذبذبًا واحدًا كاملاً. للتذبذبات التوافقية Т = 2р مع ( أصغر فترةجيب التمام).

يتم تحديد تردد التذبذب - عدد التذبذبات لكل وحدة زمنية - على النحو التالي: n =.

يسمى تردد التذبذبات الحرة بالتردد الطبيعي للنظام التذبذب.

منذ w o \ u003d 2p n \ u003d 2p / T ، ثم T \ u003d.

لقد عرّفنا التردد الدوري على أنه w o = ، مما يعني أنه بالنسبة إلى الفترة الزمنية يمكننا الكتابة

Т = = - صيغة طومسون لفترة التذبذبات الكهرومغناطيسية.

ثم يأخذ التعبير عن تردد التذبذب الطبيعي الشكل

يبقى بالنسبة لنا الحصول على معادلات تذبذبات القوة الحالية في الدائرة والجهد عبر المكثف.

منذ ذلك الحين ، عند q = q m cos u o t نحصل على U = U m cos o t. هذا يعني أن الجهد يتغير أيضًا وفقًا للقانون التوافقي. دعونا الآن نجد القانون الذي تتغير بموجبه القوة الحالية في الدائرة.

بحكم التعريف ، لكن q = q m cosшt ، لذلك

حيث p / 2 هو تحول الطور بين التيار والشحنة (الجهد). لذلك ، اكتشفنا أن شدة التيار أثناء التذبذبات الكهرومغناطيسية تتغير أيضًا وفقًا للقانون التوافقي.

لقد اعتبرنا دائرة تذبذبية مثالية لا يوجد فيها فقد للطاقة ويمكن أن تستمر التذبذبات الحرة إلى أجل غير مسمى بسبب الطاقة التي يتم تلقيها من مصدر خارجي. في الدائرة الحقيقية ، يذهب جزء من الطاقة لتسخين الأسلاك الموصلة وتسخين الملف. لذلك ، يتم تثبيط التذبذبات الحرة في الدائرة التذبذبية.

ثيمات استخدام المبرمج الكلمات المفتاحية: الاهتزازات الكهرومغناطيسية الحرة ، الدائرة التذبذبية ، الاهتزازات الكهرومغناطيسية القسرية ، الرنين ، التذبذبات الكهرومغناطيسية التوافقية.

الاهتزازات الكهرومغناطيسيةهي تغييرات دورية في الشحنة والتيار والجهد التي تحدث في دائرة كهربائية. أبسط نظام لمراقبة التذبذبات الكهرومغناطيسية هو دائرة متذبذبة.

الدائرة التذبذبية

الدائرة التذبذبيةإنها دائرة مغلقة تتكون من مكثف وملف متصل في سلسلة.

نقوم بشحن المكثف ، وربط ملف به وإغلاق الدائرة. سيبدأ في الحدوث التذبذبات الكهرومغناطيسية الحرة- تغييرات دورية في شحنة المكثف والتيار في الملف. نتذكر أن هذه الاهتزازات تسمى حرة لأنها تحدث بدون أي تأثير خارجي - فقط بسبب الطاقة المخزنة في الدائرة.

نشير إلى فترة التذبذبات في الدائرة ، كما هو الحال دائمًا ، من خلال. تعتبر مقاومة الملف مساوية للصفر.

دعونا نفكر بالتفصيل في جميع المراحل المهمة لعملية التذبذب. لمزيد من الوضوح ، سنرسم تشابهًا مع اهتزازات البندول الزنبركي الأفقي.

لحظة الانطلاق:. شحنة المكثف متساوية ، لا يوجد تيار من خلال الملف (الشكل 1). سيبدأ المكثف الآن في التفريغ.

أرز. واحد.

على الرغم من حقيقة أن مقاومة الملف هي صفر ، فإن التيار لن يزداد على الفور. بمجرد أن يبدأ التيار في الزيادة ، ستظهر EMF للحث الذاتي في الملف ، مما يمنع التيار من الزيادة.

تشبيه. يُسحب البندول إلى اليمين بقيمة ويتم تحريره في اللحظة الأولى. السرعة الابتدائية للبندول هي صفر.

الربع الأول من الفترة:. المكثف يفرغ ، شحنته الحالية. يزيد التيار من خلال الملف (الشكل 2).

أرز. 2.

تحدث الزيادة في التيار تدريجيًا: يمنع المجال الكهربائي الدوامي للملف الزيادة في التيار ويتم توجيهه ضد التيار.

تشبيه. يتحرك البندول إلى اليسار باتجاه وضع التوازن ؛ تزداد سرعة البندول تدريجياً. يقل تشوه الزنبرك (وهو أيضًا تنسيق البندول).

نهاية الربع الأول:. يتم تفريغ المكثف بالكامل. وصلت شدة التيار إلى قيمته القصوى (الشكل 3). سيبدأ المكثف الآن في الشحن.

أرز. 3.

الجهد على الملف هو صفر ، لكن التيار لن يختفي على الفور. بمجرد أن يبدأ التيار في الانخفاض ، ستظهر EMF للحث الذاتي في الملف ، مما يمنع التيار من التناقص.

تشبيه. البندول يمر بوضعية التوازن. تصل سرعته إلى أقصى قيمته. انحراف الزنبرك يساوي صفرًا.

الربع الثاني:. يُعاد شحن المكثف - تظهر شحنة إشارة معاكسة على لوحاته مقارنةً بما كانت عليه في البداية (الشكل 4).

أرز. 4.

تتناقص قوة التيار تدريجيًا: يتم توجيه المجال الكهربائي الدوامي للملف ، الذي يدعم التيار المتناقص ، مع التيار.

تشبيه. يستمر البندول في التحرك إلى اليسار - من موضع التوازن إلى أقصى نقطة يمنى. تنخفض سرعته تدريجياً ، ويزداد تشوه الزنبرك.

نهاية الربع الثاني. يعاد شحن المكثف بالكامل ، شحنته متساوية مرة أخرى (لكن القطبية مختلفة). القوة الحالية هي صفر (الشكل 5). الآن ستبدأ الشحنة العكسية للمكثف.

أرز. 5.

تشبيه. لقد وصل البندول إلى أقصى نقطة يمينها. سرعة البندول صفر. تشوه الربيع هو الحد الأقصى والمساواة.

الربع الثالث:. بدأ النصف الثاني من فترة التذبذب ؛ سارت العمليات في الاتجاه المعاكس. يتم تفريغ المكثف (الشكل 6).

أرز. 6.

تشبيه. البندول يتحرك للخلف: من اليمين نقطة متطرفةإلى وضع التوازن.

نهاية الربع الثالث:. يتم تفريغ المكثف بالكامل. التيار هو الحد الأقصى ويتساوى مرة أخرى ، ولكن هذه المرة له اتجاه مختلف (الشكل 7).

أرز. 7.

تشبيه. يمر البندول مرة أخرى في موضع التوازن بأقصى سرعة ، ولكن هذه المرة في الاتجاه المعاكس.

الربع الرابع:. ينخفض ​​التيار ، يتم شحن المكثف (شكل 8).

أرز. ثمانية.

تشبيه. يستمر البندول في التحرك إلى اليمين - من وضع التوازن إلى أقصى نقطة في اليسار.

نهاية الربع الرابع والفترة بأكملها:. اكتمال الشحن العكسي للمكثف ، التيار صفر (الشكل 9).

أرز. تسع.

هذه اللحظة مطابقة للحظة ، وهذه الصورة هي الصورة 1. كان هناك تذبذب كامل. الآن سيبدأ التذبذب التالي ، حيث ستحدث العمليات بنفس الطريقة تمامًا كما هو موضح أعلاه.

تشبيه. عاد البندول إلى موقعه الأصلي.

التذبذبات الكهرومغناطيسية تعتبر غير مخمد- سيستمرون إلى أجل غير مسمى. بعد كل شيء ، افترضنا أن مقاومة الملف هي صفر!

وبنفس الطريقة ، فإن اهتزازات البندول الزنبركي لن تخمد في حالة عدم وجود احتكاك.

في الواقع ، الملف لديه بعض المقاومة. لذلك ، فإن التذبذبات في الدائرة التذبذبية الحقيقية سوف تخمد. لذلك ، بعد تذبذب كامل ، ستكون شحنة المكثف أقل من القيمة الأولية. بمرور الوقت ، ستختفي التذبذبات تمامًا: سيتم إطلاق كل الطاقة المخزنة في البداية في الدائرة على شكل حرارة عند مقاومة الملف وأسلاك التوصيل.

وبنفس الطريقة ، ستضعف اهتزازات البندول الزنبركي الحقيقي: ستتحول كل طاقة البندول تدريجيًا إلى حرارة بسبب الوجود الحتمي للاحتكاك.

تحويلات الطاقة في دائرة متذبذبة

نواصل النظر في التذبذبات غير المثبطة في الدائرة ، بافتراض أن مقاومة الملف تساوي صفرًا. المكثف له سعة ، محاثة الملف تساوي.

نظرًا لعدم وجود فقدان للحرارة ، فإن الطاقة لا تغادر الدائرة: يتم إعادة توزيعها باستمرار بين المكثف والملف.

لنأخذ اللحظة الزمنية التي تكون فيها شحنة المكثف أعظمى وتساوي ، ولا يوجد تيار. طاقة المجال المغناطيسي للملف في هذه اللحظة هي صفر. تتركز كل طاقة الدائرة في المكثف:

الآن ، على العكس من ذلك ، ضع في اعتبارك اللحظة التي يكون فيها التيار أعظميًا ويساوي ، ويتم تفريغ المكثف. طاقة المكثف تساوي صفرًا. يتم تخزين كل طاقة الدائرة في الملف:

في نقطة زمنية عشوائية ، عندما تكون شحنة المكثف متساوية ويتدفق التيار عبر الملف ، فإن طاقة الدائرة تساوي:

هكذا،

(1)

يتم استخدام العلاقة (1) في حل العديد من المشكلات.

المقارنات الكهروميكانيكية

في المنشور السابق حول الحث الذاتي ، لاحظنا التناظر بين الحث والكتلة. الآن يمكننا إنشاء عدد قليل من المراسلات بين الكميات الكهروديناميكية والميكانيكية.

بالنسبة إلى البندول الربيعي ، لدينا علاقة مشابهة لـ (1):

(2)

هنا ، كما فهمت بالفعل ، هي صلابة الزنبرك ، وهي كتلة البندول ، وهي القيم الحالية لإحداثيات وسرعة البندول ، وهي قيمها القصوى.

بمقارنة المساواة (1) و (2) مع بعضهما البعض ، نرى التطابقات التالية:

(3)

(4)

(5)

(6)

بناءً على هذه التشبيهات الكهروميكانيكية ، يمكننا توقع صيغة لفترة التذبذبات الكهرومغناطيسية في الدائرة التذبذبية.

في الواقع ، فإن فترة تذبذب البندول الربيعي ، كما نعلم ، تساوي:

وفقًا للقياسات (5) و (6) ، نستبدل الكتلة بالحث ، والصلابة بالسعة العكسية. نحن نحصل:

(7)

لا تفشل المقارنات الكهروميكانيكية: الصيغة (7) تعطي التعبير الصحيح عن فترة التذبذب في الدائرة التذبذبية. تسمى صيغة طومسون. سوف نقدم اشتقاقها الأكثر صرامة قريبا.

القانون التوافقي للتذبذبات في الدائرة

أذكر أن التذبذبات تسمى متناسق، إذا تغيرت القيمة المتقلبة بمرور الوقت وفقًا لقانون الجيب أو جيب التمام. إذا تمكنت من نسيان هذه الأشياء ، فتأكد من تكرار ورقة "الاهتزازات الميكانيكية".

يتضح أن تذبذبات الشحنة على المكثف وقوة التيار في الدائرة متناسقة. سوف نثبت ذلك الآن. لكن علينا أولاً تحديد قواعد اختيار إشارة شحنة المكثف وقوة التيار - بعد كل شيء ، أثناء التقلبات ، ستأخذ هذه الكميات قيمًا موجبة وسالبة.

أولا نختار الاتجاه الالتفافي الإيجابيمحيط شكل. الاختيار لا يلعب دورا. دع هذا يكون الاتجاه عكس عقارب الساعه(الشكل 10).

أرز. 10. الاتجاه الالتفافي الإيجابي

تعتبر القوة الحالية فئة موجبة = "tex" alt = "(! LANG: (I> 0)"> , если ток течёт в положительном направлении. В противном случае сила тока будет отрицательной .!}

شحنة المكثف هي شحنة تلك اللوحة إلى أيتدفقات تيار موجب (أي اللوحة المشار إليها بواسطة سهم الاتجاه الالتفافي). في هذه الحالة ، تهمة اليسارلوحات مكثف.

مع مثل هذا الاختيار لعلامات التيار والشحنة ، تكون العلاقة صحيحة: (مع اختيار مختلف للإشارات ، يمكن أن يحدث ذلك). في الواقع ، إشارات كلا الجزأين هي نفسها: إذا كانت class = "tex" alt = "(! LANG: I> 0"> , то заряд левой пластины возрастает, и потому !} class = "tex" alt = "(! LANG: \ dot (q)> 0"> !}.

القيم تتغير مع الوقت ، لكن طاقة الدائرة تبقى دون تغيير:

(8)

لذلك ، الوقت المشتق من الطاقة يتلاشى:. نأخذ المشتق الزمني لكلا الجزأين من العلاقة (8) ؛ لا تنسَ أن الدوال المعقدة متباينة على اليسار (إذا كانت دالة لـ ، فوفقًا لقاعدة التمايز وظيفة معقدةسيكون مشتق مربع الدالة مساويًا لـ:):

نستبدل هنا ونحصل على:

لكن قوة التيار ليست دالة مساوية للصفر ؛ لهذا

دعنا نعيد كتابة هذا على النحو التالي:

(9)

حصلنا المعادلة التفاضليةالتذبذبات التوافقية للنموذج حيث. هذا يثبت أن شحنة المكثف تتأرجح وفقًا لقانون توافقي (أي وفقًا لقانون الجيب أو جيب التمام). التردد الدوري لهذه التذبذبات يساوي:

(10)

هذه القيمة تسمى أيضا تردد طبيعيمحيط شكل؛ وبهذا التكرار يكون مجانيًا (أو ، كما يقولون ، ملكتقلبات). فترة التذبذب هي:

لقد توصلنا مرة أخرى إلى صيغة طومسون.

الاعتماد التوافقي للشحن في الوقت المحدد في الحالة العامةيشبه:

(11)

تم العثور على التردد الدوري بواسطة الصيغة (10) ؛ السعة و المرحلة الأولىيتم تحديدها من الشروط الأولية.

سننظر في الموقف الذي تمت مناقشته بالتفصيل في بداية هذه النشرة. دع شحنة المكثف تساوي الحد الأقصى (كما في الشكل 1) ؛ لا يوجد تيار في الحلقة. ثم تكون المرحلة الأولية ، بحيث تختلف الشحنة وفقًا لقانون جيب التمام مع السعة:

(12)

لنجد قانون تغيير القوة الحالية. للقيام بذلك ، نفرق العلاقة (12) فيما يتعلق بالوقت ، مرة أخرى دون أن ننسى قاعدة إيجاد مشتقة دالة معقدة:

نرى أن القوة الحالية تتغير أيضًا وفقًا للقانون التوافقي ، هذه المرة وفقًا لقانون الجيب:

(13)

سعة التيار هي:

ليس من الصعب فهم وجود "ناقص" في قانون التغيير الحالي (13). لنأخذ ، على سبيل المثال ، الفاصل الزمني (الشكل 2).

يتدفق التيار في الاتجاه السلبي:. منذ ذلك الحين ، كانت مرحلة التذبذب في الربع الأول:. الجيب في الربع الأول موجب ؛ لذلك ، سيكون شرط الجيب في (13) موجبًا في الفترة الزمنية المعتبرة. لذلك ، لضمان سلبية التيار ، فإن صيغة علامة الطرح (13) ضرورية حقًا.

انظر الآن إلى الشكل. ثمانية . يتدفق التيار في الاتجاه الإيجابي. كيف يعمل "ناقص" لدينا في هذه الحالة؟ اكتشف ما يحدث هنا!

دعنا نصور الرسوم البيانية للشحنة وتقلبات التيار ، أي الرسوم البيانية للوظائف (12) و (13). من أجل الوضوح ، نقدم هذه الرسوم البيانية في نفس محاور الإحداثيات (الشكل 11).

أرز. 11. الرسوم البيانية للتقلبات في تهمة والتيار

لاحظ أن أصفار الشحن تحدث عند الارتفاعات أو الانخفاضات الحالية ؛ على العكس من ذلك ، تتوافق الأصفار الحالية مع الحد الأقصى للشحنة أو الحد الأدنى.

باستخدام صيغة الزهر

نكتب قانون التغيير الحالي (13) بالشكل:

بمقارنة هذا التعبير بقانون تغيير الشحنة ، نرى أن طور التيار ، يساوي ، أكبر من مرحلة الشحنة بحلول. في هذه الحالة ، التيار هو الرائدة في المرحلةتهمة على ؛ أو مرحلة التحولبين التيار والشحنة يساوي ؛ أو فرق الطوربين التيار والشحنة يساوي.

تتجلى قيادة تيار الشحن في الطور على الرسم البياني في حقيقة أن الرسم البياني الحالي قد تم إزاحته إلى اليساربالنسبة إلى الرسم البياني للشحن. تصل القوة الحالية ، على سبيل المثال ، إلى أقصى حد لها ربع الفترة قبل أن تصل الشحنة إلى الحد الأقصى (وربع الفترة يتوافق فقط مع فرق الطور).

التذبذبات الكهرومغناطيسية القسرية

كما تتذكر، الاهتزازات القسريةتحدث في النظام تحت تأثير قوة دافعة دورية. يتزامن تواتر التذبذبات القسرية مع تواتر القوة الدافعة.

سيتم إجراء التذبذبات الكهرومغناطيسية القسرية في دائرة متصلة بمصدر جهد جيبي (الشكل 12).

أرز. 12. الاهتزازات القسرية

إذا تغير جهد المصدر وفقًا للقانون:

ثم تتقلب الشحنة والتيار في الدائرة بتردد دوري (مع فترة ، على التوالي ،). مصدر الجهد المتناوب ، كما كان ، "يفرض" تردد التذبذب الخاص به على الدائرة ، مما يجبرك على نسيان التردد الطبيعي.

تعتمد سعة التذبذبات القسرية للشحنة والتيار على التردد: السعة أكبر ، وكلما اقتربنا من التردد الطبيعي للدائرة. صدى- زيادة حادة في سعة التذبذبات. سنتحدث عن الرنين بمزيد من التفصيل في النشرة التالية عن التيار المتردد.