19. Гармонические колебания, их уравнение и характеристики.

Движения, которые повторяются через равные интервалы времени, называются колебаниями. Колебания, которые происходят по закону синуса или косинуса, называются гармоническими. Уравнение гармонических колебаний имеет вид: X = X_msin (ωt + φ₀) где хт — амплитуда колебаний (наибольшее расстояние, на которое тело удаляется от положения равновесия),

ω — циклическая частота колебаний (число колебаний, совершаемых за 2Π секунд),

φ₀ — начальная фаза колебаний. Частота колебаний v — число колебаний за секунду. Если за время t совершено N колебаний, то ν=N/t Единица измерения частоты — Герц (Гц). Частота связана с циклической частотой соотношением: ω=2Πν Время, за которое происходит одно полное колебание, называется периодом колебаний Т. Период определяется по формуле T=t/N Сравнивая формулы для расчета частоты и периода, можно заметить, что это обратные величины: T=1/v Величина, стоящая под знаком синуса или косинуса в уравнении гармонических колебаний, называется фазой колебаний: φ=ωt+φ₀ Фаза является той величиной, которая при заданной амплитуде определяет координату. Графиком гармонических колебаний является синусоида.

20. Переменный ток, его получение, основные характеристики.

Переменный электрический ток-это вынужденные электромагнитные колебания. Это изменение силы тока и напряжения по гармоническому закону

Уравнение переменного тока

I=Im sin(ωt+φ₀) u=Um sin(ωt+φ₀)

где i, u- мгновенное значение силы тока и напряжения

Im , Um- максимальное значение силы тока и напряжения( амплитуда)

ω — циклическая частота колебаний (число колебаний, совершаемых за 2Π секунд),

φ₀ — начальная фаза колебаний.

Период колебаний—это время за которое совершается одно полное колебание.T=1/v

Частота-число колебаний за 1 секунду ν=1/Т

Приборы, включенные в цепь переменного тока должны быть рассчитаны на максимальные значения тока и напряжения. Но энергия, которую они потребляют определяется через действующее значение. Амперметр и вольтметр, включенные в цепь переменного тока показывают действующее значение. Действующее значение- это некоторое усредненное значение.

I_д =I_m| √2 U_д =U_m|√2

Действующее значение определяется по тепловому действию. Оно равно силе постоянного тока, которая за промежуток времени вызывает такое же нагревание проводника, как и рассматриваемый переменный ток.

21. Закрытый колебательный контур. Возникновение колебаний в нем.

Колебаниями называются любые изменения величины, повторяющиеся через определенные промежутки времени.

Электромагнитные колебания- это изменения электрического и магнитного полей, происходящие в цепи или пространстве.

Для создания электромагнитных колебаний используют колебательный контур.

Колебательный контур-это система, состоящая из конденсатора и катушки, соединенных в замкнутую цепь.

С – емкость конденсатора L – индуктивность катушки

*В конденсаторе накапливается заряд, т.е. энергия электрического поля. В катушке накапливается энергия магнитного поля.

W_э=q²/2c = cu²/2-энергия электрического поля

W_м=LI²/2 – энергия магнитного поля

Контур называется закрытым, т. к. цепь замкнута и колебания происходят только внутри контуре и вовне не распространяются.

Процесс колебаний:

Для создания колебаний в таком контуре необходимо в начальный момент времени зарядить конденсатор.

1) q-max I=0 W_э=max W_м=0(

2)конденсатор разряжает q ↓ I ↑ (ток и заряд изменяются постепенно, т.к. в катушке возникает явление самоиндукции)

W_э↓ → W_м↑ Энергия электрического поля переходит в энергию магнитного

3)q=0 I_max W_э=0 W_м=max

4)q↑ I↓ W_э↑ ←W_м↓ Энергия магнитного поля переходит в энергию электрического

5)q–max I=0 W_э-max w_м=0

1-5 – это только половина колебаний, т.к. заряд конденсатора поменялся по знаку

Колебания могли быть бесконечными, если бы не было потери энергии.

Период колебаний в контуре:

T = 2Π√LC - Формула Томсона.