В любой системе возможны ситуации, когда система может выйти в автоколебания. то есть за счет внешней энергии. Итак колебания могут быть спонтанными (паразитными) или управляемыми.
Колебания могут быть разных видов, но нам интересны самые простые - гармонически колебания. В частности рассмотрим образование колебаний в колебательном контуре на основе LC - цепи.
Итак, LC контур имеет следующий вид:
Как видим из картинки, контур является замкнутым, но при этом будет формировать электромагнитное поле и электрическое поочередно.
Как мы помним, для конденсатора характерно накопление электрического заряда. В таком состоянии он может находится продолжительное время. Индуктивность устойчивого состояния не имеет.
Возникает, вопрос, что такое устойчивое состояние. Немного отвлекусь и скажу, что под устойчивым состоянием можно понимать, когда система находится в устойчивом состоянии продолжительное время, даже под действием небольших внешних факторов. Любой стул, стол имеют устойчивое состояние, пока стоят на 4 ножках, если оставить 2 ножки, то оно уже будет не устойчивым.
С другой стороны волчок во вращении, также будет иметь устойчивое состояние, но оно не статичное. То есть устойчивое необязательно статичное. Так например, самолет в воздухе на скорости будет устойчив, но при остановке просто упадет вниз.
Таким образом мы с вами затронули такие моменты как устойчивость, статичность, динамика. В принципе в любой регулирующей системе, всё это взаимосвязано.
А теперь к нашей схеме. Итак заряженный конденсатор статичен и может продолжительное время хранить заряд.
С катушкой немного другая история, она легко пропускает электрический ток, так как это просто проводник, но имеющий особую форму.
Для катушки характерно такое явление как самоиндукция, оно является некой пружиной, которая может помогать или припятствовать вашему усилию.
Самоиндукция — это явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении протекающего через контур тока. При изменении тока в контуре пропорционально меняется и магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром.
Получается, что магнитное поле изменяется в момент изменения тока. Ток нарастает, нарастает магнитное поле, которое препятствует возрастанию тока. Понимаю, что масло масленое получается,
А теперь непосредственно к описанию процесса. Сам по себе контур бесполезная вещь, как правило он работает в системе. То есть - имеется источник энергии, который питает систему и есть следующий каскад, которому нужны колебания.
Но сперва с идеальным контуром разберемся. Нагляднее всего сравнивать с весом на пружинке.
Мы видим 5 фаз на картинке.
1. Состояние статическое, в этот момент конденсатор заряжен, а квадрат покоится.(например лежит на подставке). В этот момент мы замыкаем кольцо и запускаем механизм (убираем подставку, выводя систему из равновесия).
2. Это состояние максимальной динамики, когда конденсатор полностью разрядился, и внутреннего поля нет, чтобы толкать заряд через индуктивность.(квадрат разогнался под действием силы тяжести и упругости пружины, но дальше пружина начнет растягиваться). Далее весь имеющийся ток и магнитное поле, будут перемещать заряд по явлению самоиндукции, по так не стихнет.(квадрат будет падать дальше)
3. Следующая статичная фаза. Конденсатор, заряжен в противоположной полярности, и тока в цепи нет.(квадрат свой массой растянул пружину на сколько мог и теперь будет обратный процесс). В данной точке квадрат не имеет скорости, можно сказать покоится. Но есть сила упругости пружины.
4. Максимальная динамика, но процесс обратный.(у квадрата аналогично)
5. Возврат в первоначальное положение.(квадрат в верхней точке также покоится).
В нашей схеме индуктивность - это пружина. Конденсатор - это высота и масса квадратика. Заряд - потенциальная энергия квадратика. Ток - кинетическая энергия квадратика в виде скорости падения. Это немного условно, но помогает собрать всю картинку воедино.
Самое главное - это практическая схема, в которой LC - контур будет работать как колебательный. Самое интересное будет в следующей статье, когда рассмотрим работу колебательного контура в общей схеме.
И немного отступления, чтобы колебания происходили, необходимо, чтобы упругость пружины и масса квадрата были сопоставимы, аналогично с индуктивностью и конденсатором.
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Кроме того Вам могут быть полезны статьи:
🔹 Словарь терминов электроники.
Если информация оказалось знакомой, то можешь пройти Небольшой тест на знание азов электроники.
------------------------------------------------------------
А так же подписывайтесь в группу 🔹 Вконтакте и 🔹 Телеграм-канал.