Ostsillaatori ahel

Ideaalne kondensaator ja mähis. Kuidas tekivad võnked, kuhu elektronid liiguvad, kui pooli magnetväli suureneb ja kaob.

Võnkeahel on suletud elektriahel, mis koosneb mähisest ja kondensaatorist. Tähistame mähise induktiivsust tähega L ja kondensaatori elektrilist võimsust tähega C. Võnkeahel on elektrisüsteemidest lihtsaim, milles võivad tekkida vabad harmoonilised elektromagnetvõnked.

Muidugi ei sisalda tõeline võnkeahel alati mitte ainult mahtuvust C ja induktiivsust L, vaid ka ühendusjuhtmeid, millel on kindlasti ka aktiivtakistus R, kuid jätame takistuse sellest artiklist välja, saate selle kohta õppida. vibratsioonisüsteemi kvaliteeditegurit käsitlevas osas. Niisiis, kaalume ideaalset ostsillaatori ahelat ja alustame kondensaatoriga.

Oletame, et on ideaalne kondensaator. Laadime selle akust pingele U0, st tekitame selle plaatide vahel potentsiaalide erinevuse U0 nii, et see muutub ülemisel plaadil "+" ja alumisel "-", nagu tavaliselt näidatud.

Mida see tähendab? See tähendab, et me viime välisjõudude allika abil teatud osa negatiivsest laengust Q0 (mis koosneb elektronidest) kondensaatori ülemiselt plaadilt selle alumisele plaadile. Selle tulemusena tekib kondensaatori alumisele plaadile ülemäärane negatiivne laeng ja ülemisel plaadil puudub täpselt selline kogus negatiivset laengut, mis tähendab positiivse laengu ületamist. Kondensaatorit ju esialgu ei laetud, mis tähendab, et selle mõlemal plaadil oli sama märgi laeng absoluutselt võrdne.

Niisiis, laetud kondensaator, on ülemine plaat alumise plaadi suhtes positiivselt laetud (kuna elektronid puuduvad) ja alumine plaat ülemise suhtes negatiivselt. Põhimõtteliselt on teiste objektide jaoks kondensaator elektriliselt neutraalne, kuid selle dielektriku sees on elektriväli, mille kaudu vastastikkudes olevatel plaatidel olevad vastaslaengud interakteeruvad, nimelt kipuvad nad üksteist ligi tõmbama, kuid dielektrik oma olemuselt , ei lase sellel juhtuda. Sel hetkel on kondensaatori energia maksimaalne ja võrdne ECm-ga.

Võtame nüüd ideaalse induktiivpooli. Tee on valmistatud traadist, millel puudub elektritakistus, st see on täiuslikult võimeline läbima elektrilaengut ilma seda segamata. Ühendame mähise paralleelselt äsja laetud kondensaatoriga.

Mis juhtub? Kondensaatori plaatidel olevad laengud, nagu varemgi, interakteeruvad, kipuvad üksteist tõmbuma, — alumiselt plaadilt tulevad elektronid tagasi ülemisse, sest sealt tõmbasid nad kondensaatori laadimisel jõuga alumisse. .Laengute süsteem kipub naasma elektrilise tasakaalu olekusse ja seejärel kinnitatakse mähis - spiraaliks keeratud traat, millel on induktiivsus (võime takistada voolu muutumist magnetvälja poolt, kui see vool seda läbib) !

Alumise plaadi elektronid sööstavad läbi mähise juhtme kondensaatori ülemisele plaadile (võime öelda, et samal ajal sööstab positiivne laeng alumisele plaadile), kuid nad ei saa seal kohe libiseda.

Miks? Kuna mähisel on induktiivsus ja seda läbivad elektronid on juba voolud ja kuna vool tähendab, et selle ümber peab olema magnetväli.. Nii et mida rohkem elektrone siseneb pooli, seda suuremaks muutub vool ja seda suurem on magnetväli. pooli ümber ilmub.

Kui kõik kondensaatori alumisel plaadil olevad elektronid on sisenenud mähisesse – vool selles on maksimaalsel Im, siis on magnetväli selle ümber suurim, mida selline liikuva laengu hulk oma juhis olles tekitada suudab. Sel hetkel on kondensaator täielikult tühjenenud, selle plaatide vahelises dielektrikus on elektrivälja energia võrdne nulliga EC0, kuid kogu see energia sisaldub nüüd pooli ELm magnetväljas.

Ja siis hakkab mähise magnetväli vähenema, sest seda ei toeta mitte miski, sest mähisesse ei voola enam elektronid sisse ega välja, voolu pole ja mähise ümber kaotuv magnetväli tekitab pöörisliku elektrivälja. selle juhtmes, mis surub elektronid edasi ülemise plaatkondensaatorini, kus nad nii innukalt ootasid.Ja sel hetkel, kui kõik elektronid olid kondensaatori ülemisel plaadil, võrdus pooli magnetväli nulliga EL0. Ja nüüd laetakse kondensaatorit vastupidises suunas sellele, mis laeti alguses.

Kondensaatori ülemine plaat on nüüd negatiivselt laetud ja alumine plaat on positiivselt laetud. Mähis on endiselt ühendatud, selle traat annab endiselt vaba tee elektronide voolamiseks, kuid kondensaatori plaatide potentsiaalide erinevus on taas realiseeritud, kuigi originaalile vastupidine.

Ja elektronid tormavad jälle mähisesse, vool muutub maksimaalseks, kuid kuna see on nüüd suunatud vastupidises suunas, tekib magnetväli vastupidises suunas ja kui kõik elektronid naasevad mähisesse (alla liikudes) , magnetväli enam ei kogune, nüüd hakkab see vähenema ja elektronid lükatakse edasi - kondensaatori alumisele plaadile.

Ja sel hetkel, kui mähise magnetväli võrdus nulliga, kadus see täielikult, — kondensaatori ülemine plaat on alumise suhtes jälle positiivselt laetud. Kondensaatori seisukord on sarnane alguses olevale. Toimus ühe võnkumise täistsükkel. Ja nii edasi ja nii edasi .. Nende võnkumiste perioodi, olenevalt mähise induktiivsusest ja kondensaatori mahtuvusest, saab leida Thomsoni valemiga: