Електромагнітні коливання та хвилі
Коливання
Вільні коливання - відбуваються під дією внутрішніх сил системи і виникають після того як систему виведено з рівноваги
Автоколивання - незгасаючі коливання, які відбуваються внаслідок здатності системи самостійно регулювати надходження енергії від постійного джерела
Вимушені коливання - відбуваються в системі під дією зовнішнього впливу
Гармонічні коливання - це коливання, за яких значення змінної величини змінюється з часом за гармонічним законом.
Рівняння гармонічних коливань
Амплітуда коливань — це фізична величина, яка характеризує коливання
і дорівнює максимальному значенню змінної величини.
Період коливань — фізична величина, яка характеризує коливання і дорівнює мінімальному інтервалу часу, через який значення змінної величини
повторюється, тобто часу, за який здійснюється одне повне коливання:
Частота коливань — фізична величина, яка характеризує коливання і чисельно дорівнює кількості повних коливань, які здійснюються за одиницю часу
Циклічна частота — фізична величина, яка характеризує коливання і чисельно дорівнює кількості повних коливань, які здійснюються за 2π секунд
Фаза коливань — фізична величина, яка характеризує стан коливальної системи в даний момент часу
Коливальний контур, формула Томсона
Коливальний контур — це фізичний пристрій, який складається з послідовно
з’єднаних конденсатора і котушки індуктивності
Закономірності коливань
Під час коливань відбувається періодичне перетворення енергії.
У будь-якій коливальній системі завжди є втрати енергії, тому реальні коливання є згасаючими.
Якби не було втрат енергії (коливальна система була б ідеальною), коливання
були б незгасаючими (амплітуда коливань залишалася б незмінною), а повна енергія коливальної системи зберігалася б.
Коливання в ідеальній коливальній системі називають власними коливаннями, а період власних коливань визначається параметрами коливальної системи і не залежить від амплітуди коливань, тобто від енергії, яку передано системі під час виведення її з положення рівноваги.
Формула Томсона
Змінний струм
Вимушені електромагнітні коливання — це незгасаючі коливання заряду, напруги та сили струму, які спричинені електрорушійною силою, що
періодично змінюється
Змінний електричний струм — електричний струм, сила якого змінюється
за гармонічним законом
Джерело електричної енергії, яке створює ЕРС, що періодично змінюється,
називають генератором змінного струму.
Активний, ємнісний та індуктивний опори в колі змінного струму
Елемент електричного кола має активний опір , якщо під час проходження
в цьому елементі струму частина електричної енергії витрачається на нагрівання
Електромагнітні хвилі.
Трансформатор
В елементах електричного кола, що мають тільки активний опір,
коливання сили струму і напруги збігаються за фазою
Діюче значення сили змінного струму дорівнює силі такого постійного струму I, за якого в тому самому активному опорі виділяється потужність , що дорівнює середній потужності pсер змінного струму
Трансформатор — електромагнітний пристрій, що перетворює змінний струм однієї напруги на змінний струм іншої напруги за незмінної частоти.
Відношення потужності P2, яку трансформатор віддає споживачеві електричної енергії, до потужності P1, яку трансформатор споживає з електричної
мережі, називають коефіцієнтом корисної дії транс форматора
Втрати енергії в трансформаторі
Виділення теплоти внаслідок проходження електричного струму в обмотках.
Виділення теплоти внаслідок виникнення струмів Фуко в осерді, яке весь час роботи трансформатора перебуває у змінному магнітному полі.
Випромінювання енергії у вигляді
електромагнітних хвиль.
Втрати енергії на перемагнічування
осердя
Електромагнітна хвиля — це поширення в просторі коливань електромагнітного поля.
Електромагнітна хвиля — це поперечна хвиля
Формула хвилі
Дж. Максвелл теоретично обчислив
швидкість поширення електромагнітної хвилі у вакуумі та виявив, що отримане значення збігається зі значенням швидкості світла у вакуумі
Формула хвилі для вакууму
Енергія W
електромагнітної хвилі прямо пропорційна її частоті n в четвертому степені
Властивості електромагнітних хвиль
Електромагніті хвилі відбиваються від
провідних предметів.
Електромагніті хвилі заломлюються на
межі з діелектриком.
Електромагнітні хвилі обгинають перешкоди, розміри яких порівнянні з довжиною хвилі (явище дифракції); накладаючись, електромагнітні хвилі можуть як посилювати, так і послаблювати одна одну (явище інтерференції).
Принципи радіотелефонного зв’язку.
Радіо — це спосіб безпровідної передачі та прийому інформації за допомогою електромагнітних хвиль.
Щоб здійснити передачу і прийом електромагнітних хвиль, які несуть звукову та оптичну інформацію, потрібно виконати низку завдань, а саме:
створити високочастотні електромагнітні коливання;
накласти на високочастотні коливання звукову і (або) оптичну інформацію;
y забезпечити випромінювання електромагнітних хвиль;
забезпечити прийом електромагнітних хвиль;
зняти з прийнятого високочастотного сигналу звукову і (або) оптичну
інформацію та відтворити її.
Антена — пристрій для
прийому і передачі електромагнітних хвиль
Модуляція — це процес зміни параметрів високочастотних електромагнітних
коливань (амплітуди, частоти, початкової фази) із частотами набагато меншими, ніж частота самої хвилі.
Електричний резонанс