Тема № 3. Електромагнітні коливання

Вільні електромагнітні коливання

Основними характеристиками електричного струму є напруга і сила струму. Якщо ці величини будуть періодично змінюватися, то в колі існуватимуть електромагнітні коливання.

Електромагнітні коливання – це періодичні зміни фізичних величин, які характеризують стан системи провідників. Вільні електромагнітні коливання модна отримати без споживання енергії від зовнішніх джерел, якщо коло буде складатися з пристроїв, які можуть накопичувати електричну і магнітну енергію.

Найпростіше електричне коло, в якому можуть відбуватися вільні коливання за рахунок початкового надання енергії, складається з конденсатора і котушки індуктивності. Таку систему називають коливальним контуром.

Якщо конденсатор спочатку зарядити, а потім під’єднати до нього котушку, то в контурі періодично відбуватиметься перетворення електричної енергії конденсатора в енергію магнітного поля котушки.

Коли конденсатор намагається розрядитися, в електричному колі з’являється електричний струм, сила якого збільшується поступово. Це пов’язано з явищем самоіндукції у котушці. Коли конденсатор повністю розряджений (тобто енергія електричного поля дорівнює нулю), енергія магнітного поля буде максимальною. Як тільки магнітне поле почне зменшуватися, виникне вихрове електричне поле, яке буде підтримувати електричний струм. У результаті конденсатор перезаряджається доти, поки сила струму не буде дорівнювати нулю. У цей момент енергія магнітного поля дорівнює нулю, а енергія електричного поля максимальна. Такі коливання є вільними коливаннями контуру. Якщо б не було втрат енергії, то цей процес продовжувався б дуже довго. Коливання були б незатухаючими.