Litar pengayun

Kapasitor dan gegelung yang sempurna. Bagaimana ayunan berlaku, di mana elektron bergerak apabila medan magnet gegelung meningkat dan hilang.

Litar berayun ialah litar elektrik tertutup yang terdiri daripada gegelung dan kapasitor. Mari kita nyatakan kearuhan gegelung dengan huruf L, dan kapasiti elektrik kapasitor dengan huruf C. Litar berayun ialah sistem elektrik yang paling mudah di mana ayunan elektromagnet harmonik bebas boleh berlaku.

Sudah tentu, litar berayun sebenar sentiasa termasuk bukan sahaja kapasitans C dan kearuhan L, tetapi juga wayar penyambung, yang pastinya mempunyai rintangan aktif R, tetapi mari kita biarkan rintangan di luar skop artikel ini, anda boleh mempelajarinya. dalam bahagian tentang faktor kualiti sistem bergetar. Jadi, kami mempertimbangkan litar pengayun yang ideal dan mulakan dengan kapasitor.

Katakan ada kapasitor yang sempurna. Marilah kita mengecasnya dari bateri ke voltan U0, iaitu, mencipta perbezaan potensi U0 antara platnya supaya ia menjadi "+" pada plat atas dan "-" pada plat bawah, seperti yang biasanya ditunjukkan.

Apakah maksudnya? Ini bermakna dengan bantuan sumber daya luaran, kita akan memindahkan bahagian tertentu cas negatif Q0 (terdiri daripada elektron) dari plat atas kapasitor ke plat bawahnya. Akibatnya, lebihan cas negatif akan muncul pada plat bawah kapasitor, dan plat atas akan kekurangan jumlah cas negatif yang tepat, bermakna lebihan cas positif. Lagipun, pada mulanya kapasitor tidak dicas, yang bermaksud bahawa caj tanda yang sama pada kedua-dua platnya adalah sama.

Jadi, kapasitor bercas, plat atas bercas positif (kerana elektron hilang) berbanding plat bawah, dan plat bawah bercas negatif berbanding plat atas. Pada dasarnya, untuk objek lain, kapasitor adalah neutral elektrik, tetapi di dalam dielektriknya terdapat medan elektrik di mana cas bertentangan pada plat bertentangan berinteraksi, iaitu, mereka cenderung untuk menarik antara satu sama lain, tetapi dielektrik, dengan sifatnya. , tidak membenarkan perkara ini berlaku. Pada masa ini, tenaga kapasitor adalah maksimum dan sama dengan ECm.

Sekarang mari kita ambil induktor yang ideal. Laluan itu diperbuat daripada wayar yang tidak mempunyai rintangan elektrik sama sekali, iaitu, ia mempunyai keupayaan yang sempurna untuk melepasi cas elektrik tanpa mengganggunya. Mari sambungkan gegelung selari dengan kapasitor yang baru dicas.

Apa yang akan berlaku? Caj pada plat kapasitor, seperti sebelum ini, berinteraksi, cenderung untuk menarik satu sama lain, - elektron dari plat bawah cenderung untuk kembali ke atas, kerana dari sana mereka diseret secara paksa ke bawah apabila kapasitor dicas. .Sistem cas cenderung untuk kembali kepada keadaan keseimbangan elektrik, dan kemudian gegelung dipasang—dawai yang dipintal menjadi lingkaran yang mempunyai kearuhan (keupayaan untuk menghalang arus daripada diubah oleh medan magnet apabila arus itu melaluinya) !

Elektron dari plat bawah tergesa-gesa melalui wayar gegelung ke plat atas kapasitor (kita boleh mengatakan bahawa pada masa yang sama cas positif bergegas ke plat bawah), tetapi mereka tidak boleh terus meluncur ke sana.

kenapa? Kerana gegelung mempunyai kearuhan, dan elektron yang bergerak melaluinya sudah menjadi arus, dan kerana arus bermakna mesti ada medan magnet di sekelilingnya. Jadi semakin banyak elektron memasuki gegelung, semakin besar arusnya, dan semakin besar medan magnet. di sekeliling gegelung muncul.

Apabila semua elektron dari plat bawah kapasitor telah memasuki gegelung - arus di dalamnya akan berada pada tahap maksimum Im, medan magnet di sekelilingnya akan menjadi yang terbesar yang boleh dihasilkan oleh jumlah cas bergerak ini semasa berada dalam konduktornya. Pada ketika ini, kapasitor dilepaskan sepenuhnya, tenaga medan elektrik dalam dielektrik antara platnya adalah sama dengan sifar EC0, tetapi semua tenaga ini kini terkandung dalam medan magnet gegelung ELm.

Dan kemudian medan magnet gegelung mula berkurangan kerana tiada apa-apa untuk menyokongnya, kerana tiada lagi elektron yang mengalir masuk dan keluar dari gegelung, tiada arus, dan medan magnet yang hilang di sekeliling gegelung menjana medan elektrik pusar. dalam wayarnya yang menolak elektron lebih jauh ke kapasitor plat atas di mana mereka sangat bersemangat.Dan pada masa ini apabila semua elektron berada pada plat atas kapasitor, medan magnet gegelung menjadi sama dengan sifar EL0. Dan kini kapasitor dicas dalam arah yang bertentangan dengan yang telah dicas pada mulanya.

Plat atas kapasitor kini bercas negatif dan plat bawah bercas positif. Gegelung masih disambungkan, wayarnya masih menyediakan laluan bebas untuk elektron mengalir, tetapi perbezaan potensi antara plat kapasitor sekali lagi direalisasikan, walaupun bertentangan dengan tanda asal.

Dan elektron sekali lagi bergegas ke dalam gegelung, arus menjadi maksimum, tetapi kerana ia kini diarahkan ke arah yang bertentangan, medan magnet dicipta dalam arah yang bertentangan, dan apabila semua elektron kembali ke gegelung (semasa mereka bergerak ke bawah) , medan magnet tidak lagi terkumpul, kini ia mula berkurangan, dan elektron ditolak lebih jauh - ke plat bawah kapasitor.

Dan pada masa ini apabila medan magnet gegelung menjadi sama dengan sifar, ia hilang sepenuhnya, - plat atas kapasitor sekali lagi dicas secara positif berbanding dengan yang lebih rendah. Keadaan kapasitor adalah serupa dengan keadaan pada mulanya. Satu kitaran penuh satu ayunan berlaku. Dan seterusnya dan seterusnya .. Tempoh ayunan ini, bergantung pada induktansi gegelung dan pada kapasitansi kapasitor, boleh didapati dengan formula Thomson: