Презентация на тему Электромагнитные колебания и волны

взаимосвязанные колебания электрического и магнитного полей.

Электромагнитные колебания появляются в

различных электрических цепях. При этом колеблются величина заряда, напряжение, сила тока, напряженность электрического поля, индукция магнитного поля и другие электродинамические величины.

Свободные электромагнитные колебания возникают в электромагнитной системе после выведения ее из состояния равновесия, например, сообщением конденсатору заряда или изменением тока в участке цепи.

расходуется на нагревание и другие процессы.

Вынужденные электромагнитные колебания -

незатухающие колебания в цепи, вызванные внешней периодически изменяющейся синусоидальной ЭДС.

Электромагнитные колебания описываются теми же законами, что и механические, хотя физическая природа этих колебаний совершенно различна.

Электрические колебания - частный случай электромагнитных, когда рассматривают колебания только электрических величин. В этом случае говорят о переменных токе, напряжении, мощности и т.д.

последовательно соединенных конденсатора емкостью C, катушки индуктивностью L и

резистора сопротивлением R.

электрического поля (конденсатор не заряжен) и магнитного поля (ток

через катушку отсутствует).

и m, 1/C и k

величины, характеризующие состояние системы:
величины, выражающие

скорость изменения состояния системы: u = x'(t) и i = q'(t) .

для заряда q = q(t) конденсатора в контуре имеет

вид

где q" - вторая производная заряда по времени. Величина

является циклической частотой. Такими же уравнениями описываются колебания тока, напряжения и других электрических и магнитных величин.

колебаний в контуре дается формулой (Томсона):
Величина φ = ώt

+ φ0, стоящая под знаком синуса или косинуса, является фазой колебания.

времени t.

его можно выразить
Чтобы нагляднее выразить сдвиг фаз, перейдем от

косинуса к синусу

рамке, которая вращается с постоянной угловой скоростью в однородном

магнитном поле с индукцией В. Магнитный поток Ф , пронизывающий рамку с площадью S ,

Где - угол между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции .

- скорость изменения потока

магнитной индукции.

Гармонически изменяющийся магнитный поток вызывает синусоидальную ЭДС индукции

где - амплитудное значение ЭДС индукции.

ЭДС
то в нем возникнут вынужденные колебания, происходящие с циклической

частотой ώ, совпадающей с частотой источника.

При этом вынужденные колебания совершают заряд q, разность потенциалов u , сила тока i и другие физические величины. Это незатухающие колебания, так как к контуру подводится энергия от источника, которая компенсирует потери. Гармонически изменяющиеся в цепи ток, напряжение и другие величины называют переменными. Они, очевидно, изменяются по величине и направлению. Токи и напряжения, изменяющиеся только по величине, называют пульсирующими.

В промышленных цепях переменного тока России принята частота 50 Гц.

переменного тока по проводнику с активным сопротивлением R, нельзя

использовать максимальное значение мощности, так как оно достигается только в отдельные моменты времени. Необходимо использовать среднюю за период мощность - отношение суммарной энергии W, поступающей в цепь за период, к величине периода:

Поэтому количество теплоты, выделится за время Т: