Лекция №2 ЭМ колебания

1.

2.

Кроме свободных механических колебаний
существуют
СВОБОДНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ
КОЛЕБАНИЯ

3.

Электромагнитные колебания – это
периодические или почти периодические
изменения заряда, силы тока и напряжения.
Колебания происходят с большой частотой.
Для наблюдения используют осциллограф.

4. Электромагнитные колебания бывают:

Свободные
Гармонические
Затухающие

5. Свободные электромагнитные колебания это -

Свободные электромагнитные
колебания это изменения силы тока в катушке
и напряжения на конденсаторе
колебательного контура,
совершающиеся без
потребления энергии от
внешних источников.

6. При свободных электромагнитных колебаниях в контуре :

Энергия
электрического
поля
конденсатора
Энергия
магнитного
поля катушки
Сумма энергий электрического поля
конденсатора и магнитного поля
катушки остается неизменной

7.

СВОБОДНЫЕ –
ВЫНУЖДЕННЫЕ –
ВОЗНИКАЮТ В СИСТЕМЕ
ПОСЛЕ ВЫВЕДЕНИЯ ЕЕ ИЗ
ПОЛОЖЕНИЯ
РАВНОВЕСИЯ
(зарядка конденсатора)
КОЛЕБАНИЯ В ЦЕПИ ПОД
ДЕЙСТВИЕМ ВНЕШНЕЙ
ПЕРИОДИЧЕСКОЙ
ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ
СИЛЫ

8.

ПРОСТЕЙШАЯ СИСТЕМА, В КОТОРОЙ
МОГУТ ПРОИСХОДИТЬ СВОБОДНЫЕ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ --

9. Колебательный контур

Колебательный контур – это электрическая цепь,
состоящая из конденсатора и катушки, в которой
могут происходить свободные электрические
колебания.
q
2
энергия электрического
W p 2 C -поля
конденсатора
Li
W 2
м
2
- энергия магнитного
поля катушки

10.

Электромагнитные колебания, в отличие от
механических – высокочастотные, поэтому берут
мгновенные значения
• I – мгновенное значение силы тока (в
Амперах)
• q – электрический заряд (в кулонах)
• L – индуктивность (в Генри)
• С – электроёмкость конденсатора (в
фарадах)
• W – энергия (в джоулях)

11.

• Полная энергия W электромагнитного поля
контура равна сумме его энергий
магнитного Wм и электрического Wэ полей.
• В колебательном контуре энергия
электрического поля заряженного
конденсатора периодически переходит в
энергию магнитного поля тока.

12.

ПОЛНАЯ ЭНЕРГИЯ

13. Условия возникновения электромагнитных колебаний

1. Наличие колебательного контура.
2. Электрическое сопротивление должно быть
очень маленьким.
3. Зарядить конденсатор (вывести систему из
равновесия).

14. Томсон Уильям

• Лорд Кельвин (1824-1907),
английский физик
Заложил основы теории
электромагнитных
колебаний и в 1853 вывел
формулу зависимости
периода собственных
колебаний контура от его
емкости и индуктивности
(формула Томсона).

15. Частота и период колебаний в контуре

0
1
LC
T 2
- Собственная циклическая частота
колебаний в контуре (в рад/с)
- формула Томсона – период
LC
свободных электромагнитных
колебаний в контуре
Т - период (с),
L - индуктивность катушки (Гн),
С – электроёмкость конденсатора (Ф)

16. Затухающие свободные колебания

В реальном колебательном контуре
свободные электромагнитные колебания будут
затухающими из-за потерь энергии на нагревание
проводов.
При этом происходят превращения энергии
электрического поля конденсатора в энергию
магнитного поля катушки с током
и наоборот.

17.

энергия электрического поля
конденсатора
энергия
магнитного
поля
катушки
по закону сохранения
энергии

18. Основные формулы

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Формула магнитного потока 1. Ф=В·S·cosα
Формула закона
Электромагнитной индукции
2. = -ΔФ/ Δt
Обозначение индуктивности
Единица измерения
3. L
индуктивности
Формула энергии магнитного
поля
5.
Формула энергии
конденсатора
Уравнение гармонических
колебаний
ε
4. Гн
6.
7.

19. Вынужденные электрические колебания

• Незатухающие колебания в цепи под действием
внешней, периодически изменяющейся ЭДС –
называются вынужденными
электромагнитными колебаниями
e Em sin t
.
Установившиеся вынужденные колебания всегда
происходят на частоте ω внешнего источника.
Электрические цепи, в которых происходят
установившиеся вынужденные колебания под
действием периодического источника тока,
называются цепями переменного тока, напряжение
которого изменяется по периодическому закону.

20. Превращения энергии при электромагнитных колебаниях

t=0

21.

Электромагнитные колебания-
гармонические

22. Уравнения электромагнитных колебаний

Гармонические колебания заряда, тока и напряжения
в контуре описываются уравнениями:
q q cos t
0
m
- Заряд
i I cos( t ) - Сила тока
m
0
u U cos t - Напряжение
m
0

23. Соответствие между механическими и электромагнитными колебаниями можно свести в таблицу.

24. Величины, характеризующие колебательное движение

Определение
Период-
наименьший
промежуток
времени, по
истечении
которого
состояние
колебательн
ой системы
повторяется
Обозначение
Формулы
Единица измерения(СИ)
секунда
(с)

25. Величины, характеризующие колебательное движение

Определение
Обозначение
Формулы
Единица измерения(СИ)
Частотагерц (Гц)
число
колебаний
за 1с

26.

Амплитуда-
метр (м)
максимальное
смещение тела от
положения
равновесия
Смещение-
метр (м)
расстояние от
маятника до
положения
равновесия
Фаза-величина,
стоящая под знаком
синуса или косинуса
в уравнении
гармонических
колебаний,показыва
ющая какая доля
периода прошла от
начала колебаний
Радиан
(рад)

27. Величины, характеризующие колебательное движение

Определение
Циклическ
ая
частота-
число
колебаний
за 2п
секунд
Обозначение
Формулы
Единица измерения(СИ)
Радиан в
секунду
(рад/ с)

28. Переменный электрический ток.

29.

Электрический ток величина и направление
которого меняются с течением времени
называется переменным.
Переменный электрический ток представляет
собой вынужденные электромагнитные колебания.

30.

Когда говорят, что напряжение в городской электрической сети составляет
220 В, то речь идёт не о мгновенном значении напряжения и не его
амплитудном значении, а о так называемом действующем значении.
Когда на электроприборах указывают силу тока, на которую они рассчитаны,
то также имеют в виду действующее значение силы тока.
ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ
Действующее значение силы переменного
тока равно силе постоянного тока,
выделяющего в проводнике то же
количество теплоты, что и переменный
ток за то же время.
Im
I
2
Действующее значение напряжения:
Um
U
2

31. Домашнее задание:

Подготовить
презентацию по теме:
«Влияние
электромагнитных
излучений на живые
организмы»