يمكن أن يوجد المجال الكهرومغناطيسي في غياب الشحنات أو التيارات الكهربائية: هذه المجالات الكهربائية والمغناطيسية "المستدامة ذاتيًا" هي موجات كهرومغناطيسية، والتي تشمل الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وموجات الراديو وما إلى ذلك.

§ 25. الدائرة التذبذبية

إن أبسط نظام تكون فيه التذبذبات الكهرومغناطيسية الطبيعية ممكنة هو ما يسمى بالدائرة التذبذبية، التي تتكون من مكثف ومغوي متصلين ببعضهما البعض (الشكل 157). مثل المذبذب الميكانيكي، على سبيل المثال جسم ضخم على زنبرك مرن، تكون التذبذبات الطبيعية في الدائرة مصحوبة بتحولات الطاقة.

أرز. 157. الدائرة التذبذبية

التشابه بين الاهتزازات الميكانيكية والكهرومغناطيسية.بالنسبة للدائرة التذبذبية، فإن نظير الطاقة المحتملة للمذبذب الميكانيكي (على سبيل المثال، الطاقة المرنة للزنبرك المشوه) هو طاقة المجال الكهربائي في المكثف. إن نظير الطاقة الحركية لجسم متحرك هو طاقة المجال المغناطيسي في مغو. في الواقع، تتناسب طاقة الزنبرك مع مربع الإزاحة من موضع التوازن، وتتناسب طاقة المكثف مع مربع الشحنة. وتتناسب الطاقة الحركية لجسم مع مربع سرعته تتناسب طاقة المجال المغناطيسي في الملف مع مربع التيار.

إجمالي الطاقة الميكانيكية للمذبذب الزنبركي E يساوي مجموع الطاقات المحتملة والحركية:

طاقة الاهتزازات.وبالمثل، فإن إجمالي الطاقة الكهرومغناطيسية للدائرة التذبذبية يساوي مجموع طاقات المجال الكهربائي في المكثف والمجال المغناطيسي في الملف:

من مقارنة الصيغتين (1) و (2)، يترتب على ذلك أن نظير الصلابة k لمذبذب زنبركي في دائرة تذبذبية هو مقلوب السعة C، ونظير الكتلة هو محاثة الملف

دعونا نتذكر أنه في النظام الميكانيكي، الذي يتم التعبير عن طاقته من خلال التعبير (1)، يمكن أن تحدث تذبذباته التوافقية غير المخمدة. مربع تردد هذه التذبذبات يساوي نسبة معاملات مربعات الإزاحة والسرعة في التعبير عن الطاقة:

تردد طبيعي.في الدائرة التذبذبية، التي يتم التعبير عن الطاقة الكهرومغناطيسية لها بالتعبير (2)، يمكن أن تحدث تذبذبات توافقية غير مخمدة، ومن الواضح أن مربع ترددها يساوي أيضًا نسبة المعاملات المقابلة (أي، معاملات مربعات الشحنة والتيار):

من (4) يتبع عبارة عن فترة التذبذب تسمى صيغة طومسون:

أثناء التذبذبات الميكانيكية، يتم تحديد اعتماد الإزاحة x على الوقت المحدد بواسطة دالة جيب التمام، والتي تسمى وسيطتها مرحلة التذبذب:

السعة والمرحلة الأولية.يتم تحديد السعة A والمرحلة الأولية a من خلال الظروف الأولية، أي قيم الإزاحة والسرعة عند

وبالمثل، مع التذبذبات الكهرومغناطيسية الطبيعية في الدائرة، فإن شحن المكثف يعتمد على الزمن حسب القانون

حيث يتم تحديد التردد، وفقًا لـ (4)، فقط من خلال خصائص الدائرة نفسها، ويتم تحديد سعة تذبذبات الشحنة والطور الأولي أ، مثل المذبذب الميكانيكي

الظروف الأولية، أي قيم شحنة المكثف وقوة التيار عند وبالتالي، فإن التردد الطبيعي لا يعتمد على طريقة إثارة التذبذبات، في حين يتم تحديد السعة والمرحلة الأولية بدقة من خلال ظروف الإثارة.

تحولات الطاقة.دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في تحولات الطاقة أثناء الاهتزازات الميكانيكية والكهرومغناطيسية. في التين. 158 يصور بشكل تخطيطي حالات المذبذبات الميكانيكية والكهرومغناطيسية على فترات زمنية ربع سنوية

أرز. 158. تحولات الطاقة أثناء الاهتزازات الميكانيكية والكهرومغناطيسية

خلال فترة التذبذب، يتم تحويل الطاقة من نوع إلى آخر مرتين، ثم تعود مرة أخرى. الطاقة الإجمالية للدائرة التذبذبية، مثل الطاقة الإجمالية للمذبذب الميكانيكي، تبقى دون تغيير في غياب التبديد. للتحقق من ذلك، تحتاج إلى استبدال التعبير (6) والتعبير عن التيار في الصيغة (2)

وباستخدام الصيغة (4) نحصل على

أرز. 159. الرسوم البيانية لاعتماد طاقة المجال الكهربائي للمكثف وطاقة المجال المغناطيسي في الملف في وقت شحن المكثف

وتتوافق الطاقة الكلية الثابتة مع طاقة الوضع في اللحظات التي تكون فيها شحنة المكثف في حدها الأقصى، وتتوافق مع طاقة المجال المغناطيسي للملف - الطاقة "الحركية" - في اللحظات التي تصبح فيها شحنة المكثف صفر والتيار هو الحد الأقصى. خلال التحولات المتبادلة، يؤدي نوعان من الطاقة اهتزازات توافقية بنفس السعة، خارج الطور مع بعضها البعض وبتردد بالنسبة لقيمتها المتوسطة. ويمكن ملاحظة ذلك بسهولة من الشكل. 158، واستخدام صيغ الدوال المثلثية لنصف الوسيطة:

تظهر الرسوم البيانية لاعتماد طاقة المجال الكهربائي وطاقة المجال المغناطيسي على وقت شحن المكثف في الشكل. 159 للمرحلة الأولية

يمكن إنشاء القوانين الكمية للتذبذبات الكهرومغناطيسية الطبيعية مباشرة على أساس قوانين التيارات شبه الثابتة، دون اللجوء إلى القياس مع التذبذبات الميكانيكية.

معادلة التذبذبات في الدائرة.لنفكر في أبسط دائرة تذبذبية موضحة في الشكل. 157. عند الدوران حول الدائرة، على سبيل المثال، عكس اتجاه عقارب الساعة، فإن مجموع الفولتية على المحرِّض والمكثف في مثل هذه الدائرة المغلقة هو صفر:

يرتبط الجهد الموجود على المكثف بشحنة اللوحة وبالسعة، وبالعلاقة فإن الجهد الموجود على الحث في أي لحظة من الزمن يساوي في المقدار ومعاكسًا في الإشارة للقوة الدافعة الكهربية الحثية الذاتية، وبالتالي فإن التيار في المكثف الدائرة تساوي معدل تغير شحنة المكثف: استبدال القوة الحالية في التعبير عن الجهد على المحث والإشارة إلى المشتق الثاني لشحنة المكثف فيما يتعلق بالوقت خلال

نحصل الآن على التعبير (10) يأخذ الشكل

دعونا نعيد كتابة هذه المعادلة بشكل مختلف، ونقدم حسب التعريف:

تتزامن المعادلة (12) مع معادلة التذبذبات التوافقية لمذبذب ميكانيكي بتردد طبيعي. يتم إعطاء حل هذه المعادلة بواسطة دالة زمنية متناسقة (جيبية) (6) مع قيم تعسفية للسعة والمرحلة الأولية أ. وهذا يعني جميع النتائج المذكورة أعلاه فيما يتعلق بالتذبذبات الكهرومغناطيسية في الدائرة.

توهين التذبذبات الكهرومغناطيسية.حتى الآن، تمت مناقشة الاهتزازات الطبيعية في النظام الميكانيكي المثالي ودائرة LC المثالية. تتكون المثالية من إهمال الاحتكاك في المذبذب والمقاومة الكهربائية في الدائرة. في هذه الحالة فقط سيكون النظام محافظًا وسيتم الحفاظ على طاقة التذبذب.

أرز. 160. دائرة تذبذبية ذات مقاومة

يمكن أن يؤخذ في الاعتبار تبديد طاقة التذبذب في الدائرة بنفس الطريقة التي تم بها في حالة المذبذب الميكانيكي مع الاحتكاك. يرتبط وجود المقاومة الكهربائية للملف وأسلاك التوصيل حتماً بإطلاق حرارة جول. كما كان من قبل، يمكن اعتبار هذه المقاومة عنصرا مستقلا في الدائرة الكهربائية للدائرة التذبذبية، مع اعتبار الملف والأسلاك مثالية (الشكل 160). عند النظر في تيار شبه ثابت في مثل هذه الدائرة، من الضروري إضافة الجهد عبر المقاومة إلى المعادلة (10)

استبدال في نحصل عليه

إدخال التسميات

نعيد كتابة المعادلة (14) بالشكل

المعادلة (16) لـ لها نفس شكل المعادلة تمامًا عندما يتأرجح المذبذب الميكانيكي

احتكاك متناسب مع السرعة (الاحتكاك اللزج). لذلك، في ظل وجود مقاومة كهربائية في الدائرة، تحدث التذبذبات الكهرومغناطيسية وفقًا لنفس قانون التذبذبات الميكانيكية للمذبذب ذي الاحتكاك اللزج.

تبديد طاقة الاهتزاز.كما هو الحال مع الاهتزازات الميكانيكية، من الممكن إنشاء قانون انخفاض طاقة الاهتزازات الطبيعية مع مرور الوقت من خلال تطبيق قانون جول لينز لحساب الحرارة المنطلقة:

ونتيجة لذلك، في حالة التوهين الصغير لفترات زمنية أكبر بكثير من فترة التذبذب، يتبين أن معدل الانخفاض في طاقة التذبذب يتناسب مع الطاقة نفسها:

حل المعادلة (18) له الشكل

تتناقص طاقة التذبذبات الكهرومغناطيسية الطبيعية في دائرة ذات مقاومة وفقًا للقانون الأسي.

تتناسب طاقة الاهتزازات طرديا مع مربع اتساعها. بالنسبة للتذبذبات الكهرومغناطيسية، يتبع ذلك، على سبيل المثال، من (8). ولذلك فإن سعة الاهتزازات المخمدة وفقا لـ (19) تتناقص وفقا للقانون

عمر التذبذبات.كما يتبين من (20)، فإن سعة التذبذبات تتناقص بعامل زمني يساوي، بغض النظر عن القيمة الأولية للسعة، وتسمى هذه المرة x عمر التذبذبات، على الرغم من أنه كما يتبين ومن (20)، تستمر التذبذبات رسميًا إلى أجل غير مسمى. في الواقع، بالطبع، من المنطقي التحدث عن التذبذبات فقط طالما أن اتساعها يتجاوز القيمة المميزة لمستوى الضوضاء الحرارية في دائرة معينة. لذلك، في الواقع، التذبذبات في الدائرة "تعيش" لفترة محدودة، والتي، مع ذلك، يمكن أن تكون أكبر بعدة مرات من عمر x المقدم أعلاه.

غالبًا ما يكون من المهم معرفة ليس عمر التذبذبات x نفسه، ولكن عدد التذبذبات الكاملة التي ستحدث في الدائرة خلال هذا الوقت x. ويسمى هذا الرقم مضروبًا بعامل جودة الدائرة.

بالمعنى الدقيق للكلمة، التذبذبات المخففة ليست دورية. مع التوهين المنخفض، يمكننا التحدث بشكل مشروط عن فترة، والتي تُفهم على أنها الفاصل الزمني بين اثنين

القيم القصوى المتعاقبة لشحنة المكثف (نفس القطبية)، أو القيم القصوى للتيار (اتجاه واحد).

يؤثر تخميد التذبذبات على الفترة الزمنية، مما يؤدي إلى زيادتها مقارنة بالحالة المثالية لعدم التخميد. مع انخفاض التخميد، تكون الزيادة في فترة التذبذب صغيرة جدًا. ومع ذلك، مع التوهين القوي، قد لا تكون هناك تذبذبات على الإطلاق: سيتم تفريغ المكثف المشحون بشكل غير دوري، أي دون تغيير اتجاه التيار في الدائرة. سيحدث هذا متى، أي متى

الحل الدقيق. إن أنماط التذبذبات المخمدة المذكورة أعلاه تتبع الحل الدقيق للمعادلة التفاضلية (16). عن طريق الاستبدال المباشر يمكننا التحقق من أنه يحتوي على النموذج

حيث توجد ثوابت عشوائية يتم تحديد قيمها من الشروط الأولية. عند التخميد المنخفض، يمكن اعتبار مضاعف جيب التمام بمثابة سعة التذبذبات المتغيرة ببطء.

مهمة

إعادة شحن المكثفات من خلال مغو. في الدائرة، يظهر الرسم التخطيطي لها في الشكل. 161، شحنة المكثف العلوي متساوية، والمكثف السفلي غير مشحون. في هذه اللحظة المفتاح مغلق. ابحث عن اعتماد وقت شحن المكثف العلوي والتيار في الملف.

أرز. 161. في اللحظة الأولى من الزمن، يتم شحن مكثف واحد فقط

أرز. 162. شحن المكثفات والتيار في الدائرة بعد إغلاق المفتاح

أرز. 163. القياس الميكانيكي للدائرة الكهربائية هو مبين في الشكل. 162

حل. بعد إغلاق المفتاح، تحدث تذبذبات في الدائرة: يبدأ المكثف العلوي في التفريغ من خلال الملف، أثناء شحن الجزء السفلي؛ ثم يحدث كل شيء في الاتجاه المعاكس. لنفترض، على سبيل المثال، أن تكون اللوحة العلوية للمكثف مشحونة بشكل إيجابي. ثم

وبعد فترة قصيرة ستظهر علامات شحنات صفائح المكثفات واتجاه التيار كما هو موضح في الشكل. 162. دعونا نشير بالشحنات إلى لوحات المكثفات العلوية والسفلية المتصلة ببعضها البعض من خلال مغو. بناء على قانون حفظ الشحنة الكهربائية

مجموع الجهود على جميع عناصر الحلقة المغلقة في كل لحظة من الزمن هو صفر:

تتوافق علامة الجهد على المكثف مع توزيع الشحنة في الشكل. 162. واتجاه التيار المشار إليه. يمكن كتابة التعبير الخاص بالتيار خلال الملف بأحد الشكلين التاليين:

دعونا نستبعد من المعادلة باستخدام العلاقات (22) و (24):

إدخال التسميات

لنعيد كتابة (25) بالشكل التالي:

إذا بدلاً من إدخال الوظيفة

ويراعى أن (27) يأخذ الشكل

هذه هي المعادلة المعتادة للتذبذبات التوافقية غير المخمدة، والتي لها الحل

أين و هي الثوابت التعسفية.

وبالعودة من الدالة، نحصل على التعبير التالي لاعتماد زمن شحن المكثف العلوي:

لتحديد الثوابت و a، نأخذ في الاعتبار أنه في اللحظة الأولية الشحنة والتيار لقوة التيار من (24) و (31) لدينا

لأنه يترتب على ذلك استبدال الآن مع مراعاة ما نحصل عليه

لذا، فإن تعبيرات الشحنة والتيار لها الصورة

تكون طبيعة الشحنة وتذبذبات التيار واضحة بشكل خاص عندما تكون سعات المكثف هي نفسها. في هذه الحالة

تتأرجح شحنة المكثف العلوي بسعة حول قيمة متوسطة تساوي أكثر من نصف فترة التذبذب، وتنخفض من القيمة القصوى في اللحظة الأولية إلى الصفر، عندما تكون كل الشحنة على المكثف السفلي.

بالطبع، يمكن كتابة التعبير (26) الخاص بتردد التذبذب على الفور، حيث أن المكثفات في الدائرة قيد النظر متصلة على التوالي. ومع ذلك، من الصعب كتابة التعبيرات (34) مباشرة، لأنه في ظل هذه الظروف الأولية من المستحيل استبدال المكثفات الموجودة في الدائرة بمكثف واحد مكافئ.

يتم تقديم تمثيل مرئي للعمليات التي تحدث هنا من خلال التناظرية الميكانيكية لهذه الدائرة الكهربائية، كما هو موضح في الشكل. 163. تتوافق النوابض المتماثلة مع حالة المكثفات ذات السعة نفسها. في اللحظة الأولية، يتم ضغط الزنبرك الأيسر، الذي يتوافق مع مكثف مشحون، واليمين في حالة غير مشوهة، لأن التناظرية لشحنة المكثف هنا هي درجة تشوه الزنبرك. عند المرور بالوضع الأوسط، يتم ضغط كلا الزنبركين جزئيًا، وفي الموضع الأيمن الأقصى يكون الزنبرك الأيسر غير مشوه، ويتم ضغط الزنبرك الأيمن بنفس طريقة ضغط الزنبرك الأيسر في اللحظة الأولية، وهو ما يتوافق مع التدفق الكامل الشحن من مكثف إلى آخر . على الرغم من أن الكرة تخضع لاهتزازات توافقية عادية حول موضع توازنها، إلا أن تشوه كل زنبرك يوصف بدالة قيمتها المتوسطة ليست صفرًا.

على عكس الدائرة التذبذبية ذات مكثف واحد، حيث يتم إعادة شحنها بشكل متكرر أثناء التذبذبات، في النظام قيد النظر، لا يتم إعادة شحن المكثف المشحون في البداية بالكامل. على سبيل المثال، عندما تنخفض شحنتها إلى الصفر، ثم تعود مرة أخرى إلى نفس القطبية. وبخلاف ذلك، فإن هذه التذبذبات لا تختلف عن التذبذبات التوافقية في الدائرة التقليدية. يتم الحفاظ على طاقة هذه التذبذبات، إذا كان من الممكن بالطبع إهمال مقاومة الملف وأسلاك التوصيل.

اشرح لماذا، من خلال مقارنة الصيغتين (1) و (2) للطاقات الميكانيكية والكهرومغناطيسية، تم التوصل إلى أن نظير الصلابة k هو ونظير الكتلة هو الحث وليس العكس.

قدم أساسًا منطقيًا لاشتقاق التعبير (4) للتردد الطبيعي للتذبذبات الكهرومغناطيسية في الدائرة عن طريق القياس مع مذبذب زنبركي ميكانيكي.

تتميز التذبذبات التوافقية في الدائرة بالسعة والتردد والفترة ومرحلة التذبذب والمرحلة الأولية. أي من هذه الكميات تحددها خصائص الدائرة التذبذبية نفسها، وأيها تعتمد على طريقة إثارة التذبذبات؟

أثبت أن متوسط ​​قيم الطاقات الكهربائية والمغناطيسية أثناء التذبذبات الطبيعية في الدائرة متساوية وتشكل نصف الطاقة الكهرومغناطيسية الكلية للتذبذبات.

كيفية تطبيق قوانين الظواهر شبه المستقرة في الدائرة الكهربائية لاشتقاق المعادلة التفاضلية (12) للتذبذبات التوافقية في الدائرة؟

ما المعادلة التفاضلية التي يلبيها التيار في دائرة LC؟

اشتق معادلة لمعدل الانخفاض في طاقة التذبذب عند التخميد المنخفض بنفس الطريقة التي تم بها بالنسبة للمذبذب الميكانيكي ذي الاحتكاك المتناسب مع السرعة، وبين أنه بالنسبة للفترات الزمنية التي تتجاوز فترة التذبذب بشكل ملحوظ، يحدث هذا الانخفاض وفقًا لـ القانون الأسي. ما معنى مصطلح "التوهين المنخفض" المستخدم هنا؟

بيّن أن الدالة المعطاة بالصيغة (21) تحقق المعادلة (16) لأي قيم لـ و.

خذ بعين الاعتبار النظام الميكانيكي الموضح في الشكل. 163، وأوجد الاعتماد على زمن تشوه الزنبرك الأيسر وسرعة الجسم الضخم.

دائرة بدون مقاومة مع خسائر حتمية.في المشكلة المذكورة أعلاه، على الرغم من الظروف الأولية غير العادية تمامًا لشحنات المكثفات، كان من الممكن تطبيق المعادلات العادية للدوائر الكهربائية، حيث تم استيفاء شروط العمليات شبه الثابتة هناك. ولكن في الدائرة، الرسم البياني الذي يظهر في الشكل. 164، مع تشابه خارجي رسمي للرسم البياني في الشكل. 162، لا يتم استيفاء الشروط شبه الثابتة إذا كان أحد المكثفين مشحونًا في اللحظة الأولية والآخر غير مشحون.

دعونا نناقش بمزيد من التفصيل أسباب انتهاك شروط شبه الاستقرار هنا. مباشرة بعد الإغلاق

أرز. 164. الدائرة الكهربائية التي لا تتوفر فيها شروط شبه ثابتة

المفتاح، تتم جميع العمليات فقط في المكثفات المتصلة ببعضها البعض، حيث أن الزيادة في التيار عبر المحث تحدث ببطء نسبيًا وفي البداية يمكن إهمال فرع التيار في الملف.

عندما يكون المفتاح مغلقا، تحدث تذبذبات سريعة مخمدة في دائرة تتكون من المكثفات والأسلاك التي تربطها. فترة هذه التذبذبات قصيرة جدًا، نظرًا لأن محاثة أسلاك التوصيل منخفضة. ونتيجة لهذه التذبذبات، يتم إعادة توزيع الشحنة على ألواح المكثف، وبعد ذلك يمكن اعتبار المكثفين واحدًا. ولكن من المستحيل القيام بذلك في اللحظة الأولى، لأنه إلى جانب إعادة توزيع الرسوم، يحدث إعادة توزيع الطاقة، وهو جزء منها يتحول إلى حرارة.

بعد اضمحلال التذبذبات السريعة، تحدث تذبذبات في النظام، كما هو الحال في دائرة بها مكثف واحد، تكون شحنتها في اللحظة الأولية مساوية للشحنة الأولية للمكثف. شرط صحة المنطق أعلاه هو الصغر من محاثة الأسلاك المتصلة مقارنة بمحاثة الملف.

كما هو الحال في المشكلة قيد النظر، من المفيد العثور على تشبيه ميكانيكي هنا. إذا كان هناك نوابض تتوافق مع المكثفات موجودة على جانبي جسم ضخم، فهنا يجب أن تكون موجودة على جانب واحد منه، بحيث يمكن أن تنتقل اهتزازات أحدهما إلى الآخر عندما يكون الجسم ثابتًا. بدلا من اثنين من الينابيع، يمكنك أن تأخذ واحدة، ولكن فقط في اللحظة الأولية يجب أن تكون مشوهة بشكل غير منتظم.

دعونا نمسك الزنبرك من المنتصف ونمد النصف الأيسر لمسافة معينة وسيظل النصف الثاني من الزنبرك في حالة غير مشوهة، بحيث يتم إزاحة الحمل في اللحظة الأولية من موضع التوازن إلى اليمين بمسافة و. هو في راحة. ثم الافراج عن الربيع. ما هي الميزات التي ستنجم عن حقيقة أن الزنبرك في اللحظة الأولى يكون مشوهًا بشكل غير منتظم؟ لأنه، كما ليس من الصعب تخيله، فإن صلابة "نصف" الزنبرك تساوي إذا كانت كتلة الزنبرك صغيرة مقارنة بكتلة الكرة، فإن تردد الاهتزازات الطبيعية للزنبرك كنظام ممتد يكون أكبر بكثير من تردد اهتزازات الكرة في الزنبرك. سوف تموت هذه التذبذبات "السريعة" في وقت يمثل جزءًا صغيرًا من فترة اهتزازات الكرة. بعد أن تضعف التذبذبات السريعة، يتم إعادة توزيع التوتر في الزنبرك، وتظل إزاحة الحمل متساوية عمليًا نظرًا لأن الحمل ليس لديه وقت للتحرك بشكل ملحوظ خلال هذا الوقت. يصبح تشوه الزنبرك منتظمًا، وتتساوي طاقة النظام

وبالتالي، تم تقليل دور التذبذبات السريعة للزنبرك إلى حقيقة أن احتياطي الطاقة للنظام انخفض إلى القيمة التي تتوافق مع التشوه الأولي الموحد للزنبرك. من الواضح أن العمليات الإضافية في النظام لا تختلف عن حالة التشوه الأولي الموحد. يتم التعبير عن اعتماد إزاحة الحمل في الوقت المحدد بنفس الصيغة (36).

في المثال المذكور، نتيجة للاهتزازات السريعة، تم تحويل نصف الإمداد الأولي من الطاقة الميكانيكية إلى طاقة داخلية (حرارة). من الواضح أنه من خلال إخضاع ليس النصف، ولكن جزءًا تعسفيًا من الزنبرك للتشوه الأولي، من الممكن تحويل أي جزء من الإمداد الأولي للطاقة الميكانيكية إلى طاقة داخلية. ولكن في جميع الحالات، تتوافق طاقة تذبذب الحمل على الزنبرك مع احتياطي الطاقة لنفس التشوه الأولي المنتظم للزنبرك.

في الدائرة الكهربائية، نتيجة للتذبذبات السريعة المخمدة، يتم إطلاق طاقة المكثف المشحون جزئيًا على شكل حرارة جول في أسلاك التوصيل. مع القدرات المتساوية، سيكون هذا نصف احتياطي الطاقة الأولي. ويبقى النصف الثاني على شكل طاقة من الذبذبات الكهرومغناطيسية البطيئة نسبياً في دائرة تتكون من ملف ومكثفين C متصلين على التوازي، و

وبالتالي، في هذا النظام، فإن المثالية التي يتم فيها إهمال تبديد طاقة التذبذبات هي أمر غير مقبول بالأساس. والسبب في ذلك هو أن التذبذبات السريعة ممكنة دون التأثير على المحث أو الجسم الضخم في نظام ميكانيكي مماثل.

دائرة تذبذبية ذات عناصر غير خطية.عند دراسة الاهتزازات الميكانيكية، رأينا أن الاهتزازات ليست دائمًا توافقية. التذبذبات التوافقية هي خاصية مميزة للأنظمة الخطية التي

تتناسب قوة الاستعادة مع الانحراف عن موضع التوازن، وتتناسب الطاقة الكامنة مع مربع الانحراف. الأنظمة الميكانيكية الحقيقية، كقاعدة عامة، لا تمتلك هذه الخصائص، ويمكن اعتبار الاهتزازات فيها متناغمة فقط في حالة الانحرافات الصغيرة عن موضع التوازن.

في حالة التذبذبات الكهرومغناطيسية في الدائرة، قد يكون لدى المرء انطباع بأننا نتعامل مع أنظمة مثالية تكون فيها التذبذبات توافقية تمامًا. ومع ذلك، هذا صحيح فقط طالما يمكن اعتبار سعة المكثف ومحاثة الملف ثابتين، أي مستقلين عن الشحنة والتيار. إن المكثف ذو العازل الكهربائي والملف ذو النواة، بالمعنى الدقيق للكلمة، عناصر غير خطية. عندما يتم ملء مكثف بمادة متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف، أي مادة يعتمد ثابت عزلها الكهربائي بشدة على المجال الكهربائي المطبق، فإن سعة المكثف لم يعد من الممكن اعتبارها ثابتة. وبالمثل، فإن محاثة الملف ذو النواة المغناطيسية الحديدية تعتمد على قوة التيار، حيث أن المغناطيس الحديدي لديه خاصية التشبع المغناطيسي.

إذا كانت الكتلة، كقاعدة عامة، ثابتة في الأنظمة التذبذبية الميكانيكية ولا تنشأ اللاخطية إلا بسبب الطبيعة غير الخطية للقوة المؤثرة، ففي الدائرة التذبذبية الكهرومغناطيسية، يمكن أن تنشأ اللاخطية بسبب مكثف (تناظري لزنبرك مرن) ) وبسبب مغو (تناظرية الكتلة).

لماذا لا تنطبق المثالية التي يعتبر فيها النظام محافظًا على دائرة تذبذبية ذات مكثفين متوازيين (الشكل 164)؟

لماذا تؤدي التذبذبات السريعة إلى تبديد طاقة التذبذب في الدائرة الموضحة في الشكل 1؟ 164، لم يحدث ذلك في دائرة تحتوي على مكثفين متسلسلين كما هو موضح في الشكل. 162؟

ما الأسباب التي يمكن أن تؤدي إلى تذبذبات كهرومغناطيسية غير جيبية في الدائرة؟

– دائرة كهربائية تتكون من مكثف متصل على التوالي بسعة، وملف ذو محاثة، ومقاومة كهربائية.

الدائرة التذبذبية المثالية- دائرة تتكون فقط من مغوٍ (بدون مقاومته الخاصة) ومكثف (-دائرة). ثم، في مثل هذا النظام، يتم الحفاظ على التذبذبات الكهرومغناطيسية غير المخمدة للتيار في الدائرة، والجهد على المكثف وشحن المكثف. دعونا نلقي نظرة على الدائرة ونفكر في مصدر الاهتزازات. لنضع مكثفًا مشحونًا في البداية في الدائرة التي وصفناها.

أرز. 1. الدائرة التذبذبية

في اللحظة الأولى من الزمن، تتركز كل الشحنة على المكثف، ولا يوجد تيار في الملف (الشكل 1.1). لأن لا يوجد أيضًا مجال خارجي على ألواح المكثف، ثم تبدأ الإلكترونات من الألواح في "الخروج" إلى الدائرة (تبدأ شحنة المكثف في الانخفاض). في نفس الوقت (بسبب الإلكترونات المحررة) يزداد التيار في الدائرة. اتجاه التيار، في هذه الحالة، هو من الموجب إلى الناقص (ولكن كما هو الحال دائمًا)، ويمثل المكثف مصدر التيار المتردد لهذا النظام. ومع ذلك، مع زيادة التيار في الملف، نتيجة لذلك، يحدث تيار تحريض عكسي (). يجب أن يعمل اتجاه التيار التعريفي وفقًا لقاعدة لينز على تسوية (تقليل) الزيادة في التيار الرئيسي. عندما تصبح شحنة المكثف صفر (تستنزف الشحنة بأكملها)، فإن قوة التيار التحريضي في الملف سوف تصبح الحد الأقصى (الشكل 1.2).

ومع ذلك، فإن الشحنة الحالية في الدائرة لا يمكن أن تختفي (قانون حفظ الشحنة)، فإن هذه الشحنة التي تركت لوحة واحدة عبر الدائرة، انتهت إلى اللوحة الأخرى. وهكذا، يتم إعادة شحن المكثف في الاتجاه المعاكس (الشكل 1.3). ينخفض ​​التيار التحريضي في الملف إلى الصفر، وذلك بسبب ويميل التغير في التدفق المغناطيسي أيضًا إلى الصفر.

عندما يتم شحن المكثف بالكامل، تبدأ الإلكترونات في التحرك في الاتجاه المعاكس، أي. يتم تفريغ المكثف في الاتجاه المعاكس وينشأ تيار، ويصل إلى الحد الأقصى عندما يتم تفريغ المكثف بالكامل (الشكل 1.4).

مزيد من الشحن العكسي للمكثف يجلب النظام إلى الموضع الموضح في الشكل 1.1. ويتكرر هذا السلوك للنظام إلى أجل غير مسمى. وبالتالي، نحصل على تقلبات في معلمات النظام المختلفة: التيار في الملف، والشحن على المكثف، والجهد على المكثف. إذا كانت الدائرة والأسلاك مثالية (لا توجد مقاومة جوهرية)، فإن هذه التذبذبات تكون .

للحصول على وصف رياضي لهذه المعلمات لهذا النظام (في المقام الأول، فترة التذبذبات الكهرومغناطيسية)، نقدم المحسوبة سابقا صيغة طومسون:

كفاف غير كامللا تزال نفس الدائرة المثالية التي درسناها، مع إدراج واحد صغير: مع وجود المقاومة (-الدائرة). يمكن أن تكون هذه المقاومة إما مقاومة الملف (وهي ليست مثالية) أو مقاومة الأسلاك الموصلة. المنطق العام لحدوث التذبذبات في الدائرة غير المثالية يشبه ذلك في الدائرة المثالية. والفرق الوحيد هو في الاهتزازات نفسها. إذا كانت هناك مقاومة، فسيتم تشتيت جزء من الطاقة في البيئة - ستسخن المقاومة، ثم تنخفض طاقة الدائرة التذبذبية وسوف تصبح التذبذبات نفسها بهوت.

للعمل مع الدوائر في المدرسة، يتم استخدام منطق الطاقة العام فقط. في هذه الحالة، نفترض أن الطاقة الإجمالية للنظام تتركز في البداية على و/أو ويتم وصفها.

الدائرة التذبذبية: مبدأ التشغيل، أنواع الدوائر، المعلمات والخصائص

تذبذبات غير مخمد.

مبدأ تشغيل الدائرة التذبذبية

نقوم بشحن المكثف وأغلق الدائرة. بعد ذلك، يبدأ تيار كهربائي جيبي بالتدفق في الدائرة. يتم تفريغ المكثف من خلال الملف. في الملف، عندما يتدفق التيار من خلاله، يظهر emf ذاتي الحث، موجه في الاتجاه المعاكس لتيار المكثف.

بعد تفريغه بالكامل، سيبدأ المكثف، بفضل طاقة المجال الكهرومغناطيسي للملف، والذي سيكون الحد الأقصى في هذه اللحظة، في الشحن مرة أخرى، ولكن فقط في قطبية عكسية. التذبذبات التي تحدث في الدائرة هي تذبذبات حرة مخمدة. أي أنه بدون إمدادات طاقة إضافية، فإن التذبذبات في أي دائرة تذبذبية حقيقية ستتوقف عاجلاً أم آجلاً، مثل أي تذبذبات في الطبيعة.

من الخصائص المهمة لدائرة LC عامل الجودة س.يحدد عامل الجودة سعة الرنين ويظهر عدد المرات التي تتجاوز فيها احتياطيات الطاقة في الدائرة فقدان الطاقة خلال فترة تذبذب واحدة. كلما زاد عامل جودة النظام، كلما كان اضمحلال التذبذبات أبطأ.

التردد الطبيعي للدائرة التذبذبية

تردد التذبذبات الحرة للتيار والجهد التي تحدث في الدائرة التذبذبية.

تي = 2*ن*(ل*ج)1/2. T هي فترة التذبذبات الكهرومغناطيسية، L و C هما، على التوالي، محاثة ملف الدائرة التذبذبية وسعة عناصر الدائرة، n هو الرقم pi.

تذبذبات غير مخمديتم إنشاؤها بواسطة أجهزة يمكنها بنفسها الحفاظ على تذبذباتها بسبب مصدر ثابت للطاقة. تسمى هذه الأجهزة أنظمة التأرجح الذاتي.

يتكون أي نظام ذاتي التأرجح من الأجزاء الأربعة التالية

1) النظام التذبذبي. 2) مصدر للطاقة يتم من خلاله تعويض الخسائر. 3) صمام - بعض العناصر التي تنظم تدفق الطاقة إلى النظام التذبذبي في أجزاء معينة في اللحظة المناسبة؛ 4) ردود الفعل - التحكم في تشغيل الصمام بسبب العمليات في النظام التذبذبي نفسه.

مولد الترانزستور هو مثال على نظام التأرجح الذاتي. يوضح الشكل أدناه مخططًا مبسطًا لمثل هذا المولد، حيث يلعب الترانزستور دور "الصمام". يتم توصيل الدائرة التذبذبية بمصدر تيار على التوالي مع الترانزستور. يقترن تقاطع باعث الترانزستور عبر الملف Lsv حثيًا بالدائرة التذبذبية. يُسمى هذا الملف بملف التغذية الراجعة.

عندما تكون الدائرة مغلقة، يمر نبض تيار عبر الترانزستور، الذي يشحن المكثف C للدائرة التذبذبية، ونتيجة لذلك تظهر تذبذبات كهرومغناطيسية حرة ذات سعة منخفضة في الدائرة.

يؤدي التيار المتدفق عبر ملف الحلقة L إلى إحداث جهد متناوب في نهايات ملف التغذية المرتدة. تحت تأثير هذا الجهد، فإن المجال الكهربائي لتقاطع الباعث يزداد وينخفض ​​بشكل دوري، وفي بعض الأحيان يفتح الترانزستور ثم يغلق. خلال تلك الفترات الزمنية التي يكون فيها الترانزستور مفتوحًا، تمر نبضات التيار من خلاله. إذا تم توصيل الملف Lsv بشكل صحيح (ردود فعل إيجابية)، فإن تردد النبضات الحالية يتزامن مع تردد التذبذبات التي تحدث في الدائرة، وتدخل النبضات الحالية إلى الدائرة في تلك اللحظات التي يتم فيها شحن المكثف (عندما يكون الجزء العلوي لوحة المكثف مشحونة بشكل إيجابي). لذلك، فإن النبضات الحالية التي تمر عبر الترانزستور تعيد شحن المكثف وتجديد طاقة الدائرة، ولا تموت التذبذبات في الدائرة.

إذا قمت، مع ردود فعل إيجابية، بزيادة المسافة بين الملفات Lsv و L ببطء، فباستخدام راسم الذبذبات، يمكنك أن تجد أن سعة التذبذبات الذاتية تتناقص، وقد تتوقف التذبذبات الذاتية. وهذا يعني أنه مع ردود الفعل الضعيفة، تكون الطاقة التي تدخل الدائرة أقل من الطاقة التي يتم تحويلها بشكل لا رجعة فيه إلى طاقة داخلية.

وبالتالي، يجب أن تكون ردود الفعل على النحو التالي: 1) يتغير الجهد عند تقاطع الباعث في الطور مع الجهد عند مكثف الدائرة - وهذا هو شرط الطور للإثارة الذاتية للمولد؛ 2) تضمن التغذية الراجعة دخول أكبر قدر ممكن من الطاقة إلى الدائرة للتعويض عن فقدان الطاقة في الدائرة - وهذه هي حالة السعة للإثارة الذاتية.

تردد التذبذبات الذاتية يساوي تردد التذبذبات الحرة في الدائرةويعتمد على معلماته.

من خلال تقليل L وC، من الممكن الحصول على تذبذبات مستمرة عالية التردد تستخدم في الهندسة الراديوية.

إن سعة التذبذبات الذاتية في الحالة المستقرة، كما تظهر التجربة، لا تعتمد على الظروف الأولية ويتم تحديدها من خلال معلمات نظام التذبذب الذاتي - جهد المصدر، المسافة بين Lv وL، ومقاومة الدائرة.

اليوم نحن مهتمون بالأبسط الدائرة التذبذبيةومبدأ عملها وتطبيقها.

للحصول على معلومات مفيدة حول مواضيع أخرى، انتقل إلى قناة التليجرام الخاصة بنا.

التذبذبات- عملية تتكرر مع مرور الوقت وتتميز بتغير في معلمات النظام حول نقطة التوازن.

أول ما يتبادر إلى الذهن هو الاهتزازات الميكانيكية للبندول الرياضي أو الربيعي. لكن الاهتزازات يمكن أن تكون كهرومغناطيسية أيضًا.

أ-بريوري الدائرة التذبذبية(أو هي دائرة كهربائية تحدث فيها ذبذبات كهرومغناطيسية حرة.

هذه الدائرة عبارة عن دائرة كهربائية تتكون من ملف الحث ل ومكثف بسعة ج . يمكن توصيل هذين العنصرين بطريقتين فقط - على التوالي وعلى التوازي. دعونا نعرض في الشكل أدناه صورة ورسم تخطيطي لدائرة تذبذبية بسيطة.

بالمناسبة! يوجد الآن خصم لجميع القراء 10% على .

بالمناسبة! يوجد الآن خصم لجميع القراء 10% على .

مبدأ تشغيل الدائرة التذبذبية

دعونا نلقي نظرة على مثال حيث نقوم أولاً بشحن المكثف وإكمال الدائرة. بعد ذلك، يبدأ تيار كهربائي جيبي بالتدفق في الدائرة. يتم تفريغ المكثف من خلال الملف. في الملف، عندما يتدفق التيار من خلاله، أ emf المستحثة ذاتيا، موجهة في الاتجاه المعاكس لتيار المكثف.

بعد تفريغ المكثف بالكامل، بفضل الطاقة المجالات الكهرومغناطيسيةسيبدأ الملف، الذي سيكون الحد الأقصى في هذه اللحظة، في الشحن مرة أخرى، ولكن فقط في قطبية عكسية.

التذبذبات التي تحدث في الدائرة - ذبذبات مثبطة حرة. إنهوبدون إمدادات طاقة إضافية، فإن التذبذبات في أي دائرة تذبذبية حقيقية سوف تتوقف عاجلا أم آجلا، مثل أي تذبذبات في الطبيعة.

ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الدائرة تتكون من مواد حقيقية (مكثف، ملف، أسلاك) لها خاصية مثل المقاومة الكهربائية، وفقدان الطاقة في دائرة تذبذبية حقيقية أمر لا مفر منه. وإلا فإن هذا الجهاز البسيط يمكن أن يصبح آلة ذات حركة أبدية، ووجودها، كما نعلم، مستحيل.

سمة أخرى مهمة هي عامل الجودة س . يحدد عامل الجودة سعة الرنين ويظهر عدد المرات التي تتجاوز فيها احتياطيات الطاقة في الدائرة فقدان الطاقة خلال فترة تذبذب واحدة. كلما زاد عامل جودة النظام، كلما كان اضمحلال التذبذبات أبطأ.

رنين الدائرة LC

تحدث التذبذبات الكهرومغناطيسية عند تردد معين، وهو ما يسمى بالرنين. اقرأ المزيد عنها في مقالتنا المنفصلة. يمكن تغيير تردد التذبذب عن طريق تغيير معلمات الدائرة مثل سعة المكثف ج ، محاثة الملف ل ، مقاومة المقاوم ر (ل دائرة LCR).

تطبيق الدائرة المتذبذبة

تستخدم الدائرة التذبذبية على نطاق واسع في الممارسة العملية. على أساسها، يتم بناء مرشحات التردد، ولا يمكن لأي جهاز استقبال راديو أو مولد إشارة بتردد معين الاستغناء عنه.

إذا كنت لا تعرف كيفية التعامل مع حساب دائرة LC أو ليس لديك وقت على الإطلاق لذلك، فاتصل بخدمة طلابية محترفة. مساعدة عالية الجودة وسريعة في حل أي مشاكل لن تجعلك تنتظر!

بيان المشكلة: نحن نعرف بالفعل الكثير عن الاهتزازات الميكانيكية: الاهتزازات الحرة والقسرية، والتذبذبات الذاتية، والرنين، وما إلى ذلك. لنبدأ بدراسة الاهتزازات الكهربائية. موضوع درس اليوم: الحصول على ذبذبات كهرومغناطيسية حرة.

دعونا نتذكر أولاً: ما هي الشروط التي يجب أن تتوفر في النظام التذبذبي، وهو النظام الذي يمكن أن تحدث فيه تذبذبات حرة. الجواب: يجب أن تنشأ قوة استعادة في النظام التذبذبي ويجب أن يحدث تحول للطاقة من نوع إلى آخر.

(تحليل المادة الجديدة بناء على العرض التقديمي مع شرح مفصل لجميع العمليات وتسجيل الربعين الأولين من الفترة في دفتر، ووصف الربعين الثالث والرابع في المنزل حسب النموذج).

الدائرة التذبذبية هي دائرة كهربائية يمكن من خلالها الحصول على تذبذبات كهرومغناطيسية حرة. ك.ك. يتكون من جهازين فقط: ملف ذو محاثة L ومكثف بسعة كهربائية C. الدائرة التذبذبية المثالية ليس لها مقاومة.

لنقل الطاقة إلى KK، أي. لإزالته من وضع التوازن، تحتاج إلى فتح دائرته مؤقتًا وتثبيت مفتاح بموضعين. عندما يتم إغلاق المفتاح أمام المصدر الحالي، يتم شحن المكثف إلى أقصى شحن له. هذا هو ما يخدمونه في K.K. الطاقة في شكل طاقة المجال الكهربائي. عندما يتم إغلاق المفتاح إلى الموضع الصحيح، يتم إيقاف تشغيل المصدر الحالي، K.K. ترك لأجهزته الخاصة.

هذه الحالة من ك.ك. يتوافق مع موضع البندول الرياضي في أقصى الموضع الأيمن عند إخراجه من السكون. تتم إزالة الدائرة التذبذبية من وضع التوازن. تبلغ شحنة المكثف الحد الأقصى وتكون طاقة المكثف المشحون هي طاقة المجال الكهربائي القصوى. سننظر في العملية برمتها التي تحدث فيها خلال أرباع الفترة.

في اللحظة الأولى، يتم شحن المكثف إلى أقصى شحنة له (اللوحة السفلية مشحونة بشكل إيجابي)، وتتركز الطاقة الموجودة فيه في شكل طاقة مجال كهربائي. ينغلق المكثف على نفسه ويبدأ بالتفريغ. تنجذب الشحنات الموجبة حسب قانون كولومب إلى الشحنات السالبة، ويظهر تيار تفريغ موجه عكس اتجاه عقارب الساعة. إذا لم يكن هناك مغو في مسار التيار، فسيحدث كل شيء على الفور: سيتم تفريغ المكثف ببساطة. فتعوض الشحنات المتراكمة بعضها البعض، وتتحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية. لكن ينشأ مجال مغناطيسي في الملف، ويمكن تحديد اتجاهه من خلال قاعدة المثقاب - "لأعلى". وينمو المجال المغناطيسي وتحدث ظاهرة الحث الذاتي مما يمنع نمو التيار فيه. لا ينمو التيار على الفور، ولكن تدريجيا، طوال الربع الأول بأكمله من الفترة. خلال هذا الوقت، سيزداد التيار طالما أن المكثف يدعمه. بمجرد تفريغ المكثف، لم يعد التيار يزداد؛ بحلول هذا الوقت سوف يصل إلى قيمته القصوى. تم تفريغ المكثف، والشحنة 0، مما يعني أن طاقة المجال الكهربائي هي 0. لكن أقصى تدفق للتيار في الملف، يوجد مجال مغناطيسي حول الملف، مما يعني أن طاقة المجال الكهربائي قد تحويلها إلى طاقة المجال المغناطيسي. بحلول نهاية الربع الأول من الفترة في K.K، يكون التيار هو الحد الأقصى، وتتركز الطاقة في الملف في شكل طاقة المجال المغناطيسي. وهذا يتوافق مع موضع البندول عندما يتجاوز موضع التوازن.

في بداية الربع الثاني من الفترة يتم تفريغ المكثف، وقد وصل التيار إلى قيمته القصوى ويجب أن يختفي على الفور، لأن المكثف لا يدعمه. وفعلاً يبدأ التيار بالتناقص بشكل حاد، لكنه يتدفق عبر الملف، وتنشأ فيه ظاهرة الحث الذاتي، مما يمنع أي تغير في المجال المغناطيسي المسبب لهذه الظاهرة. يحافظ EMF الحث الذاتي على تلاشي المجال المغناطيسي، والتيار المستحث له نفس اتجاه التيار الموجود. في ك.ك. يتدفق التيار عكس اتجاه عقارب الساعة إلى مكثف فارغ. تتراكم شحنة كهربائية في المكثف - وهي شحنة موجبة على اللوحة العلوية. ويتدفق التيار طالما أنه مدعوم بالمجال المغناطيسي، حتى نهاية الربع الثاني من الفترة. سيتم شحن المكثف إلى أقصى شحنة له (في حالة عدم حدوث تسرب للطاقة)، ​​ولكن في الاتجاه المعاكس. يقولون أن المكثف قد تم شحنه بشكل زائد. وبنهاية الربع الثاني من الفترة يختفي التيار مما يعني أن طاقة المجال المغناطيسي تساوي 0. ويتم إعادة شحن المكثف وشحنته تساوي (- الحد الأقصى). تتركز الطاقة في شكل طاقة المجال الكهربائي. خلال هذا الربع، تم تحويل طاقة المجال المغناطيسي إلى طاقة المجال الكهربائي. تتوافق حالة الدائرة التذبذبية مع موضع البندول الذي ينحرف فيه إلى أقصى موضع اليسار.

في الربع الثالث من الفترة، كل شيء يحدث كما في الربع الأول، فقط في الاتجاه المعاكس. يبدأ المكثف في التفريغ. يزداد تيار التفريغ تدريجيًا طوال الربع بأكمله، لأنه يتم منع نموها السريع من خلال ظاهرة الحث الذاتي. يزداد التيار إلى أقصى قيمة حتى يتم تفريغ المكثف. وبنهاية الربع الثالث، ستتحول طاقة المجال الكهربائي إلى طاقة مجال مغناطيسي، بشكل كامل، إذا لم يكن هناك تسرب. وهذا يتوافق مع موضع البندول عندما يتجاوز موضع التوازن مرة أخرى، ولكن في الاتجاه المعاكس.

في الربع الرابع من الفترة، يحدث كل شيء كما في الربع الثاني، فقط في الاتجاه المعاكس. يتناقص التيار الذي يحتفظ به المجال المغناطيسي تدريجيًا، مدعومًا بالمجال المغناطيسي الذاتي ويعيد شحن المكثف، أي. يعيده إلى وضعه الأصلي. يتم تحويل طاقة المجال المغناطيسي إلى طاقة المجال الكهربائي. وهو ما يتوافق مع عودة البندول الرياضي إلى موضعه الأصلي.

تحليل المادة التي تم النظر فيها:

1. هل يمكن اعتبار الدائرة التذبذبية نظامًا تذبذبيًا؟ الإجابة: 1. في الدائرة التذبذبية، تتحول طاقة المجال الكهربائي إلى طاقة المجال المغناطيسي والعكس. 2. تلعب ظاهرة الاستقراء الذاتي دور قوة الاستعادة. ولذلك، ينبغي اعتبار الدائرة التذبذبية بمثابة نظام تذبذبي. 3. التذبذبات في ك.ك. يمكن اعتبارها مجانية.

2. هل من الممكن أن تتأرجح في ك.ك. تعتبر التوافقي؟ نقوم بتحليل التغير في حجم وإشارة الشحنة على لوحات المكثف والقيمة اللحظية للتيار واتجاهه في الدائرة.

يظهر الرسم البياني:

3. ما الذي يتأرجح في الدائرة التذبذبية؟ ما هي الهيئات المادية التي تؤدي الحركات التذبذبية؟ الجواب: تهتز الإلكترونات، وتقوم باهتزازات حرة.

4. ما هي الكميات الفيزيائية التي تتغير أثناء تشغيل الدائرة التذبذبية؟ الإجابة: تتغير قوة التيار في الدائرة، والشحنة في المكثف، والجهد على ألواح المكثف، وطاقة المجال الكهربائي، وطاقة المجال المغناطيسي.

5. تعتمد فترة التذبذب في الدائرة التذبذبية فقط على محاثة الملف L وسعة المكثف C. ويمكن أيضًا مقارنة صيغة طومسون: T = 2π مع صيغ التذبذبات الميكانيكية.