Электромагнитными колебаниями (ЭМК) называются взаимосвязанные колебания электрического и магнитного полей.

Электромагнитные колебания появляются в различных электрических цепях. При этом колеблются величина заряда, напряжение, сила тока, напряженность электрического поля, индукция магнитного поля и другие электродинамические величины:

q(t) = q₀cos wt - уравнение описывающее электромагнитные колебания величины заряда. Данные колебания выражены функцией cos и являются косинусоидальными, т.к. в начальный момент времени заряд имеет максимальное значение q₀ (например конденсатор заряжен). Сила тока - это производная от заряда:

I(t) = q^,(t) = - q₀w sin wt = -I₀sin wt, где I₀= q₀w;

Изобразим графики колебаний заряда и тока, т.е. графики их функций. Для наглядности представим эти графики в одних координатных осях

 

Обратите внимание: нули заряда приходятся на максимумы или минимумы тока; и наоборот, нули тока соответствуют максимумам или минимумам заряда.

В таком случае говорят, что ток опережает по фазе заряд на; или сдвиг фаз между током и зарядом равен; или разность фаз между током и зарядом равна .

Свободные электромагнитные колебания возникают в электромагнитной системе после выведения ее из состояния равновесия, например, сообщением конденсатору заряда или изменением тока в участке цепи.

Это затухающие колебания, так как сообщенная системе энергия расходуется на нагревание и другие процессы.

Вынужденные электромагнитные колебания - незатухающие колебания в цепи, вызванные внешней периодически изменяющейся синусоидальной ЭДС.

Электромагнитные колебания описываются теми же законами, что и механические, хотя физическая природа этих колебаний совершенно различна.

Сопоставляя механические колебания и ЭМК мы можем увидеть следующие соответствия:

 

 

 

 

Опираясь на эти электромеханические аналогии, мы можем предвидеть формулу для периода электромагнитных колебаний в колебательном контуре , частоты и циклической частоты.

Электрические колебания - частный случай электромагнитных, когда рассматривают колебания только электрических величин. В этом случае говорят о переменных токе, напряжении, мощности и т.д.

 

Вернуться к конспектам урока