Elektromagnētiskās svārstības ideālā un reālā svārstību kontūrā

1. Elektromagnētiskās
svārstības ideālā un reālā
svārstību kontūrā
P. Puķītis. Fizika 12. klasei: 6.-12. lpp.

2. Sasniedzamie rezultāti
• Izskaidro elektromagnētisko svārstību rašanos un
norisi svārstību kontūrā.
• Izmantojot svārstību grafisko attēlojumu, nosaka
tās raksturlielumus: periodu, frekvenci, amplitūdas
vērtības.
• Lieto fizikālo lielumu apzīmējumus, SI mērvienības.
• Lieto decimālos daudzkārtņus.

3. Svārstības
Mehāniskās
• Kas svārstās?
– šūpoles, atsperei pievienots
atsvars
• Kas mainās?
– koordināta, ātrums,
paātrinājums, atgriezējspēks
Elektromagnētiskās
• Kas svārstās?
– elektriskā, magnētiskā lauka
virziens
• Kas mainās?
– elektriskā lauka intensitāte E,
magnētiskā lauka indukcija B
http://www.gif.ovh/latvian-gif/%C5%A1%C5%ABpoles.htm https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tuned_circuit_animation_3.gif

4. Ideāls svārstību kontūrs
• Modelis, ko izmanto, lai analizētu fizikālos procesus
elektromagnētiskajās (EM) svārstībās.
• Ideāls svārstību kontūrs ir elektriskā ķēde, kas
sastāv no
– kondensatora ar kapacitāti C
– spoles ar induktivitāti L
https://en.wikipedia.org/wiki/LC_circuit

5. Pašindukcija
• Ja mainās strāvas stiprums I spolē, tad mainās
magnētiskā plūsma Φ spoles vijumu ietvertā
laukumā S
• Rezultātā spolē inducējas elektrodzinējspēks ε
http://makeagif.com/i/rBgS6b

6. Ideāla svārstību kontūra darbība
• Lai kontūrā rastos EM svārstības, tam jāpiešķir
enerģija W
–kondensatoru atvieno no spoles, pievieno strāvas
avotam, kura EDS ir Ɛ
–kondensators uzlādējas, uzkrājot elektriskā lauka
enerģiju ( = U)Ɛ
–uzlādēto kondensatoru atvieno no strāvas avota
un pievieno spolei, kontūram piešķir enerģiju W.
2
2
CU
W =

7. Pārvērtības kontūrā
• t = 0 Visa enerģija W koncentrēta kondensatorā;
kondensatora lādiņš q = max, spriegums U = max,
elektriskā lauka intensitāte E = max.

8. Pārvērtības kontūrā
• Kondensators sāk izlādēties caur spoli
• q, U un E sāk samazināties

9. Pārvērtības kontūrā
• caur spoli plūst izlādes strāva I, kas pieaug;
• pieaug magnētiskā lauka indukcija B

10. Pārvērtības kontūrā
• Rodoties magnētiskajam laukam spolē, tajā rodas
pašindukcijas EDS, kas kavē strāvas pieaugumu

11. Pārvērtības kontūrā
• t = 2 visa kondensatora elektriskā lauka enerģija
pārvērtusies spoles magnētiskajā enerģijā
2
2
Ll
W =

12. Pārvērtības kontūrā
• t = 2 el. lauka enerģija W=0, kondensatora lādiņš
q=0, bet strāvas stiprums I=max, magnētiskā lauka
indukcija B=max, EDS=max, spole = strāvas avots

13. Pārvērtības kontūrā
• Pēc t=2 kondensators uzlādējas no spoles
• t = 4 visa spoles magnētiskā lauka enerģija
pārvērtusies kondensatora elektriskā lauka enerģijā

14. Pārvērtības kontūrā
• t = 4 lādiņš q ir maksimālais, bet ar pretēju zīmi kā
laika periodā t=0

15. Pārvērtības kontūrā
• t = 4 pretēji un max ir spriegums U, elektriskā
lauka intensitāte E; bet strāvas stiprums I un
magnētiskā lauka indukcija B = 0

16. EM svārstību raksturlielumi
• svārstību periods T – laika intervāls, kurā
elektriskā lauka intensitāte E un magnētiskā
lauka indukcija B veic vienu pilnu svārstību
– var nolasīt no grafika
– var aprēķināt T=2π√LC
• svārstību frekvence ν [nī] – periodam apgriezts
lielums; ν = 1/T

17. EM svārstības reālā kontūrā
• Reālam kontūram ir aktīvā pretestība
• Katrā svārstību periodā daļa no kontūram piešķirtās
enerģijas pārvēršas iekšējā enerģijā (siltums)
• samazinās lādiņa q, sprieguma U, strāvas stipruma I,
elektriskā lauka intensitātes E un magnētiskā lauka
indukcijas B maksimālās vērtības

18. Nerimstošas EM svārstības
• Nepieciešamas sakaru tehnikas un citās
ierīcēs
• Reālus kontūrus periodiski papildina ar
enerģiju, kas kompensē enerģijas zudumus -
nerimstošo svārstību ģeneratori

19. Nerimstošo svārstību ģeneratori
• svārstību kontūrs LC tiek
papildināts ar enerģiju no
strāvas avota;
• izmantots elektronisks slēdzis
– tranzistors T, kas svārstību
kontūram pievada enerģiju
no strāvas avota E,
izmantojot spoli La;

20. Nerimstošo svārstību ģeneratori
• EDS, kas inducējas spolē La, ritmā
ar svārstībām atver un aizver
tranzistoru
– kad starp tranzistora izvadiem –
bāzi (b) un emiteru (e) –
potenciālu starpība ir tāda, ka
bāze ir negatīva, tranzistors
aizveras un kontūrs enerģiju
nesaņem
– kad bāze ir pozitīva, tranzistors
atveras un kontūrs enerģiju saņem

21. Puķitis. Fizika 12. klasei. Praktiskie darbi/ 4. lpp.

22. Puķitis. Fizika 12. klasei. Praktiskie darbi/ 4. lpp.

23. Puķitis. Fizika 12. klasei. Praktiskie darbi/ 4. lpp.

24. Puķitis. Fizika 12. klasei. Praktiskie darbi/ 4. lpp.

25. Puķitis. Fizika 12. klasei. Praktiskie darbi/ 4. lpp.

26. Puķitis. Fizika 12. klasei. Praktiskie darbi/ 4. lpp.

27. Sasniedzamie rezultāti
• Izskaidro elektromagnētisko svārstību rašanos un
norisi svārstību kontūrā.
• Izmantojot svārstību grafisko attēlojumu, nosaka
tās raksturlielumus: periodu, frekvenci, amplitūdas
vērtības.
• Lieto fizikālo lielumu apzīmējumus, SI mērvienības.
• Lieto decimālos daudzkārtņus.

28. Papildus informācijas avoti:
• http://www.macibuvideo.lv/ka-darbojas-svarstibu-konturs
• http://www.dzm.lu.lv/fiz/IT/F_12/default.aspx@tabid=3&id=110.html
• Свободные электромагнитные колебания в контуре
http://interneturok.ru/physics/11-klass/belektromagnitnye-kolebaniya-i-volny-
b/svobodnye-elektromagnitnye-kolebaniya-v-konture-2?
seconds=0&chapter_id=123
Videostundas krievu valodā:

29. JAUTĀJUMI?