Свободные электромагнитные колебания

Рассмотрим электрическую цепь, состоящую из катушки индуктивностью L и конденсатораэлектроемкостью C. Если предварительно зарядить конденсатор (рис. a), то получимколебательный контур (рис. б).

1) В начальный момент времени конденсатор имеет максимальный заряд, обладает максимальной энергией WC.

2) В следующий момент времени конденсатор начинает разряжаться. В цепи появляется ток. По мере разрядки конденсатора ток в цепи и в катушке нарастает. Из-за явления самоиндукции это происходит не мгновенно. Энергия катушки WL становится максимальной.

3) Электрические заряды вновь накапливаются на конденсаторе, но обкладка конденсатора, первоначально заряженная положительно, будет заряжена отрицательно. Энергия конденсатора максимальная.

4) Конденсатор разряжается, но ток протекает уже в обратном направлении.

Этот процесс будет повторяться снова и снова. Возникнутэлектромагнитные колебания. Если отсутствуют потери (R=0), то сила тока, заряд и напряжение со временем изменяются по гармоническому закону.

Период колебаний. Формула Томсона

Наименьший промежуток времени, в течение которого происходит переход зарядов с одной обкладки конденсатора на другую и обратно, называется периодом свободных электромагнитных колебаний.

Энергия колебательного контура

Если пренебречь потерями (R=0), то полная энергия колебательного контура остается постоянной. Выполняется закон сохранения энергии.

Сравнительная таблица механических и электромагнитных колебаний

Мгновенные значения силы тока, ЭДС самоиндукции

Мгновенное значение силы тока в катушке

Мгновенное значение ЭДС самоиндукции