Энергообмен между электрическим и магнитными полями в колебательном контуре

1. Энергообмен между электрическим и магнитными полями в колебательном контуре

2. Колебательный контур

L
С

3. Зарядка конденсатора

Для возбуждения колебаний в
контуре
конденсатор
предварительно
заряжают,
сообщая
его
обкладкам
заряды. Тогда в начальный
момент времени t = 0 между
обкладками
конденсатора
возникает электрическое поле.

4.

IV этап
III этап
I этап
II этап

5.

После этого начнется самопроизвольное
повторение рассмотренного цикла. В
отсутствие
потерь
на
нагревание
проводов
в
контуре
совершаются
гармонические незатухающие колебания
заряда на обкладках конденсатора и силы
тока в катушке индуктивности.

6. I этап

При замыкании ключа в контуре возникает
возрастающий со временем ток. Этот ток
нейтрализует
заряд
на
пластинах
конденсатора, приводя его к разрядке. В
результате энергия электрического поля
уменьшается, а энергия магнитного поля
катушки возрастает. В момент времени t = T/4,
когда конденсатор полностью разрядился,
энергия электрического поля обращается в
нуль, а энергия магнитного поля, а значит и
сила тока, достигает максимального значения.

7. II этап

Начиная с этого момента, когда сила тока в
контуре убывает, уменьшается магнитный поток в
катушке. Согласно правилу Ленца, изменению
магнитного потока препятствует индукционный
ток, протекающий в том же направлении, что и
ток разрядки конденсатора. Конденсатор начинает
перезаряжаться, между его обкладками возникает
электрическое поле, стремящееся ослабить ток,
который в момент времени t = T/2 обращается в
нуль. В этот момент времени заряд на обкладках
достигнет первоначального значения, при этом
знак
заряда
окажется
противоположным
первоначальному.

8. III этап

Конденсатор перезарядился. На его обкладках
опять максимальный заряд. Между обкладками
возникает электрическое поле, которое приводит
к возрастанию со временем тока в контуре . Этот
ток
нейтрализует
заряд
на
пластинах
конденсатора, приводя его к разрядке. В
результате
энергия
электрического
поля
уменьшается, а энергия магнитного поля катушки
возрастает. В момент времени t = 3T/4, когда
конденсатор полностью разрядился, энергия
электрического поля обращается в нуль, а
энергия магнитного поля, а значит и сила тока,
достигает максимального значения.

9. IV этап

Начиная с этого момента, когда сила тока в
контуре убывает, уменьшается магнитный поток
в катушке. Согласно правилу Ленца, изменению
магнитного потока препятствует индукционный
ток, протекающий в том же направлении, что и
ток
разрядки
конденсатора.
Конденсатор
начинает перезаряжаться, между его обкладками
возникает электрическое поле, стремящееся
ослабить ток, который в момент времени t = T
обращается в нуль. В этот момент времени заряд
на
обкладках
достигнет
первоначального
значения, при этом совпадая по знаку. Система
вернется в первоначальное состояние.