Topik pembuat kode USE: osilasi elektromagnetik bebas, rangkaian osilasi, osilasi elektromagnetik paksa, resonansi, osilasi elektromagnetik harmonik.
Getaran elektromagnetik- Ini perubahan periodik muatan, arus dan tegangan yang terjadi di sirkuit listrik. Sistem paling sederhana untuk mengamati osilasi elektromagnetik adalah rangkaian osilasi.
Sirkuit osilasi
Sirkuit osilasi Ini adalah sirkuit tertutup yang dibentuk oleh kapasitor dan koil yang dihubungkan secara seri.
Kami mengisi daya kapasitor, menghubungkan koil ke sana dan menutup sirkuit. akan mulai terjadi osilasi elektromagnetik bebas- perubahan muatan berkala pada kapasitor dan arus dalam koil. Kami ingat bahwa osilasi ini disebut bebas karena terjadi tanpa pengaruh eksternal apa pun - hanya karena energi yang tersimpan di sirkuit.
Kami menunjukkan periode osilasi di sirkuit, seperti biasa, melalui . Resistansi koil akan dianggap sama dengan nol.
Mari kita pertimbangkan secara rinci semua tahapan penting dari proses osilasi. Untuk lebih jelasnya, kami akan menggambar analogi dengan osilasi pendulum pegas horizontal.
Momen awal: . Muatan kapasitor sama, tidak ada arus yang melalui koil (Gbr. 1). Kapasitor sekarang akan mulai kosong.
Beras. 1.
Terlepas dari kenyataan bahwa resistansi koil adalah nol, arus tidak akan meningkat secara instan. Segera setelah arus mulai meningkat, EMF induksi sendiri akan muncul di koil, yang mencegah peningkatan arus.
Analogi. Pendulum ditarik ke kanan dengan suatu nilai dan dilepaskan pada momen awal. Kecepatan awal pendulum adalah nol.
Kuartal pertama periode ini: . Kapasitor sedang kosong, muatannya masuk saat ini adalah sama dengan . Arus melalui koil meningkat (Gbr. 2).
Beras. 2.
Peningkatan arus terjadi secara bertahap: medan listrik kumparan mencegah peningkatan arus dan diarahkan melawan arus.
Analogi. Pendulum bergerak ke kiri menuju posisi kesetimbangan; kecepatan bandul secara bertahap meningkat. Deformasi pegas (juga merupakan koordinat pendulum) berkurang.
Akhir kuartal pertama: . Kapasitor benar-benar habis. Kekuatan arus telah mencapai nilai maksimumnya (Gbr. 3). Kapasitor sekarang akan mulai mengisi daya.
Beras. 3.
Tegangan pada koil adalah nol, tetapi arus tidak akan hilang seketika. Segera setelah arus mulai berkurang, EMF induksi sendiri akan muncul di koil, mencegah penurunan arus.
Analogi. Pendulum melewati posisi kesetimbangan. Kecepatannya mencapai nilai maksimumnya. Defleksi pegas adalah nol.
Kuartal kedua: . Kapasitor diisi ulang - muatan dengan tanda berlawanan muncul di pelatnya dibandingkan dengan yang semula ( gbr. 4).
Beras. 4.
Kekuatan arus berkurang secara bertahap: medan listrik pusaran kumparan, mendukung arus yang menurun, diarahkan bersama dengan arus.
Analogi. Pendulum terus bergerak ke kiri - dari posisi ekuilibrium ke titik ekstrim kanan. Kecepatannya berangsur-angsur berkurang, deformasi pegas meningkat.
Akhir kuartal kedua. Kapasitor terisi penuh, muatannya kembali sama (tetapi polaritasnya berbeda). Kekuatan saat ini adalah nol (Gbr. 5). Sekarang muatan balik kapasitor akan dimulai.
Beras. 5.
Analogi. Pendulum telah mencapai titik paling kanan. Kecepatan bandul adalah nol. Deformasi pegas maksimum dan sama dengan .
kuartal ketiga: . Paruh kedua periode osilasi dimulai; proses pergi ke arah yang berlawanan. Kapasitor habis ( gbr. 6).
Beras. 6.
Analogi. Pendulum bergerak mundur: dari titik ekstrim kanan ke posisi ekuilibrium.
Akhir kuartal ketiga: . Kapasitor benar-benar habis. Arus maksimum dan lagi sama, tetapi kali ini memiliki arah yang berbeda (Gbr. 7).
Beras. 7.
Analogi. Pendulum kembali melewati posisi kesetimbangan dengan kecepatan maksimum tapi kali ini berlawanan arah.
kuarter keempat: . Arus berkurang, kapasitor diisi ( gbr. 8).
Beras. 8.
Analogi. Pendulum terus bergerak ke kanan - dari posisi ekuilibrium ke titik paling kiri.
Akhir kuartal keempat dan seluruh periode: . Muatan balik kapasitor selesai, arusnya nol (Gbr. 9).
Beras. 9.
Momen ini identik dengan momen , dan gambar ini adalah gambar 1 . Ada satu goyangan total. Sekarang osilasi berikutnya akan dimulai, di mana proses akan terjadi dengan cara yang persis sama seperti yang dijelaskan di atas.
Analogi. Pendulum kembali ke posisi semula.
Osilasi elektromagnetik yang dimaksud adalah tidak teredam- mereka akan berlanjut tanpa batas waktu. Bagaimanapun, kami berasumsi bahwa resistansi koil adalah nol!
Dengan cara yang sama, osilasi pendulum pegas tidak akan teredam jika tidak ada gesekan.
Pada kenyataannya, koil memiliki beberapa hambatan. Oleh karena itu, fluktuasi secara nyata rangkaian osilasi akan memudar. Jadi, setelah satu kali osilasi penuh, muatan kapasitor akan lebih kecil dari nilai awalnya. Seiring waktu, osilasi akan hilang sama sekali: semua energi yang awalnya tersimpan di sirkuit akan dilepaskan dalam bentuk panas pada resistansi koil dan kabel penghubung.
Dengan cara yang sama, getaran pendulum pegas asli akan teredam: semua energi pendulum secara bertahap akan berubah menjadi panas karena adanya gesekan yang tak terhindarkan.
Transformasi energi dalam rangkaian osilasi
Kami terus mempertimbangkan osilasi yang tidak teredam di sirkuit, dengan asumsi resistansi koil menjadi nol. Kapasitor memiliki kapasitansi, induktansi koil sama dengan.
Karena tidak ada kehilangan panas, energi tidak meninggalkan sirkuit: terus-menerus didistribusikan kembali antara kapasitor dan koil.
Mari kita ambil momen saat muatan kapasitor maksimum dan sama dengan , dan tidak ada arus. Energi Medan gaya koil pada titik ini adalah nol. Semua energi rangkaian terkonsentrasi di kapasitor:
Sekarang, sebaliknya, pertimbangkan momen ketika arus maksimum dan sama dengan, dan kapasitor habis. Energi kapasitor adalah nol. Semua energi sirkuit disimpan dalam koil:
Pada titik waktu yang sewenang-wenang, ketika muatan kapasitor sama dan arus mengalir melalui koil, energi rangkaian sama dengan:
Dengan demikian,
(1)
Relasi (1) digunakan untuk memecahkan banyak masalah.
Analogi elektromekanis
Dalam selebaran sebelumnya tentang induksi diri, kami mencatat analogi antara induktansi dan massa. Sekarang kita dapat membuat beberapa korespondensi lagi antara kuantitas elektrodinamik dan mekanik.
Untuk pendulum pegas kita memiliki hubungan yang mirip dengan (1) :
(2)
Di sini, seperti yang sudah Anda pahami, adalah kekakuan pegas, massa pendulum, dan nilai saat ini dari koordinat dan kecepatan pendulum, dan nilai maksimumnya.
Membandingkan persamaan (1) dan (2) satu sama lain, kita melihat korespondensi berikut:
(3)
(4)
(5)
(6)
Berdasarkan analogi elektromekanis ini, kita dapat meramalkan rumus periode osilasi elektromagnetik dalam rangkaian osilasi.
Memang, periode osilasi pendulum pegas, seperti yang kita ketahui, sama dengan:
Sesuai dengan analogi (5) dan (6), di sini kita ganti massa dengan induktansi, dan kekakuan dengan kapasitansi balik. Kita mendapatkan:
(7)
Analogi elektromekanis tidak gagal: rumus (7) memberikan ekspresi yang tepat untuk periode osilasi dalam rangkaian osilasi. Itu disebut rumus Thomson. Kami akan menyajikan turunannya yang lebih ketat segera.
Hukum harmonik osilasi di sirkuit
Ingatlah bahwa osilasi disebut harmonis, jika nilai fluktuasi berubah terhadap waktu menurut hukum sinus atau cosinus. Jika Anda berhasil melupakan hal-hal ini, pastikan untuk mengulangi lembar "Getaran mekanis".
Osilasi muatan pada kapasitor dan kekuatan arus dalam rangkaian berubah menjadi harmonis. Kami akan membuktikannya sekarang. Tetapi pertama-tama kita perlu menetapkan aturan untuk memilih tanda muatan kapasitor dan untuk kekuatan arus - lagipula, selama fluktuasi, jumlah ini akan mengambil nilai positif dan negatif.
Pertama kita memilih arah bypass positif kontur. Pilihan tidak berperan; biarkan itu menjadi arah berlawanan arah jarum jam(Gbr. 10).
Beras. 10. Arah bypass positif
Kekuatan saat ini dianggap positif class="tex" alt="(I > 0)"> , если ток течёт в положительном направлении. В противном случае сила тока будет отрицательной .!}
Muatan kapasitor adalah muatan pelat itu yang arus positif mengalir (yaitu pelat yang ditunjukkan oleh panah arah bypass). Dalam hal ini, biaya kiri pelat kapasitor.
Dengan pilihan tanda arus dan muatan seperti itu, hubungannya benar: (dengan pilihan tanda yang berbeda, itu bisa terjadi). Memang, tanda kedua bagian itu sama: if class="tex" alt="I > 0"> , то заряд левой пластины возрастает, и потому !} class="tex" alt="\dot(q) > 0"> !}.
Nilai dan berubah seiring waktu, tetapi energi sirkuit tetap tidak berubah:
(8)
Oleh karena itu, turunan waktu dari energi lenyap: . Kami mengambil turunan waktu dari kedua bagian relasi (8); jangan lupa bahwa fungsi kompleks terdiferensiasi di sebelah kiri (Jika merupakan fungsi dari , maka menurut aturan pembeda fungsi kompleks turunan kuadrat dari fungsi kita akan sama dengan: ):
Mengganti di sini dan , kita mendapatkan:
Tetapi kekuatan arus bukanlah fungsi yang identik dengan nol; Itu sebabnya
Mari kita tulis ulang ini sebagai:
(9)
Kami telah memperoleh persamaan diferensial osilasi harmonik dari bentuk , Dimana . Ini membuktikan bahwa muatan kapasitor berosilasi menurut hukum harmonik (yaitu menurut hukum sinus atau cosinus). Frekuensi siklik dari osilasi ini sama dengan:
(10)
Nilai ini juga disebut frekuensi alami kontur; dengan frekuensi inilah yang bebas (atau, seperti yang mereka katakan, memiliki fluktuasi). Periode osilasi adalah:
Kami kembali ke rumus Thomson.
Ketergantungan harmonis muatan pada waktu dalam kasus umum berbentuk:
(11)
Frekuensi siklik ditemukan dengan rumus (10) ; amplitudo dan fase awal ditentukan dari kondisi awal.
Kami akan mempertimbangkan situasi yang dibahas secara rinci di awal selebaran ini. Biarkan muatan kapasitor maksimum dan sama dengan (seperti pada Gambar 1); tidak ada arus dalam loop. Maka fase awalnya adalah , sehingga muatan bervariasi menurut hukum kosinus dengan amplitudo :
(12)
Mari kita temukan hukum perubahan kekuatan arus. Untuk melakukan ini, kami membedakan relasi (12) terhadap waktu, sekali lagi tidak melupakan aturan untuk menemukan turunan dari fungsi kompleks:
Kita melihat bahwa kekuatan arus juga berubah menurut hukum harmonik, kali ini menurut hukum sinus:
(13)
Amplitudo kekuatan arus adalah:
Kehadiran "minus" dalam hukum perubahan saat ini (13) tidak sulit untuk dipahami. Mari kita ambil, misalnya, interval waktu (Gbr. 2).
Arus mengalir ke arah negatif: . Sejak , fase osilasi di kuartal pertama: . Sinus pada kuarter pertama adalah positif; oleh karena itu, sinus dalam (13) akan menjadi positif dalam interval waktu yang dipertimbangkan. Oleh karena itu, untuk memastikan kenegatifan arus, tanda minus pada rumus (13) sangat diperlukan.
Sekarang lihat gambar. 8 . Arus mengalir ke arah positif. Bagaimana cara kerja "minus" kami dalam kasus ini? Cari tahu apa yang terjadi di sini!
Mari gambarkan grafik muatan dan fluktuasi saat ini, mis. grafik fungsi (12) dan (13) . Untuk kejelasan, kami menyajikan grafik ini dalam sumbu koordinat yang sama (Gbr. 11).
Beras. 11. Grafik fluktuasi muatan dan arus
Perhatikan bahwa biaya nol terjadi pada arus tertinggi atau terendah; sebaliknya, nol saat ini sesuai dengan muatan maksimum atau minimum.
Menggunakan rumus cast
kami menulis hukum perubahan saat ini (13) dalam bentuk:
Membandingkan ungkapan ini dengan hukum perubahan muatan, kita melihat bahwa fasa arus, sama dengan , lebih besar dari fasa muatan sebesar . Dalam hal ini, arus dikatakan memimpin dalam fase biaya pada ; atau pergeseran fasa antara arus dan muatan sama dengan; atau perbedaan fase antara arus dan muatan sama dengan .
Memimpin arus muatan dalam fase secara grafis memanifestasikan dirinya dalam kenyataan bahwa grafik saat ini digeser ke kiri relatif terhadap grafik muatan. Kekuatan saat ini mencapai, misalnya, maksimumnya seperempat periode lebih awal dari muatan mencapai maksimumnya (dan seperempat periode hanya sesuai dengan perbedaan fase).
Osilasi elektromagnetik paksa
Seperti yang Anda ingat, getaran paksa terjadi dalam sistem di bawah aksi gaya penggerak periodik. Frekuensi osilasi paksa bertepatan dengan frekuensi gaya penggerak.
Osilasi elektromagnetik paksa akan dilakukan di sirkuit yang terhubung ke sumber tegangan sinusoidal (Gbr. 12).
Beras. 12. Getaran paksa
Jika tegangan sumber berubah menurut hukum:
kemudian muatan dan arus berfluktuasi dalam rangkaian dengan frekuensi siklik (dan masing-masing dengan periode, ). Sumber tegangan bolak-balik, seolah-olah, "memaksakan" frekuensi osilasinya ke sirkuit, memaksa Anda untuk melupakan frekuensi alami.
Amplitudo osilasi paksa muatan dan arus bergantung pada frekuensi: amplitudo lebih besar, semakin dekat ke frekuensi alami rangkaian. resonansi- peningkatan tajam dalam amplitudo osilasi. Kami akan berbicara tentang resonansi lebih detail di selebaran berikutnya tentang AC.
Rangkaian listrik yang terdiri dari induktor dan kapasitor (lihat gambar) disebut rangkaian osilasi. Di sirkuit ini, osilasi listrik yang aneh dapat terjadi. Misalnya, pada saat awal kita mengisi pelat kapasitor dengan muatan positif dan negatif, lalu biarkan muatan tersebut bergerak. Jika koil tidak ada, kapasitor akan mulai kosong, arus listrik akan muncul di sirkuit untuk waktu yang singkat, dan muatan akan hilang. Di sinilah hal berikut terjadi. Pertama, karena induksi sendiri, koil mencegah peningkatan arus, dan kemudian, ketika arus mulai berkurang, ia mencegah penurunannya, mis. mempertahankan arus. Akibatnya, EMF induksi sendiri mengisi kapasitor dengan polaritas terbalik: pelat yang awalnya bermuatan positif memperoleh muatan negatif, yang kedua menjadi positif. Jika tidak ada kehilangan energi listrik (dalam kasus resistansi rendah dari elemen rangkaian), maka besarnya muatan ini akan sama dengan besarnya muatan awal pelat kapasitor. Kedepannya, pergerakan proses pemindahan muatan akan terulang kembali. Dengan demikian, pergerakan muatan dalam rangkaian merupakan proses osilasi.
Untuk menyelesaikan soal-soal ujian yang dikhususkan untuk osilasi elektromagnetik, Anda perlu mengingat sejumlah fakta dan rumus mengenai rangkaian osilasi. Pertama, Anda perlu mengetahui rumus periode osilasi di sirkuit. Kedua, untuk dapat menerapkan hukum kekekalan energi pada rangkaian osilasi. Dan akhirnya (walaupun tugas seperti itu jarang terjadi), dapat menggunakan ketergantungan arus melalui koil dan tegangan melintasi kapasitor dari waktu ke waktu.
Periode osilasi elektromagnetik dalam rangkaian osilasi ditentukan oleh hubungan:
di mana dan adalah muatan kapasitor dan arus dalam kumparan pada titik waktu ini, dan adalah kapasitansi kapasitor dan induktansi kumparan. Jika hambatan listrik ada beberapa elemen rangkaian, maka energi listrik dari rangkaian (24.2) praktis tidak berubah, meskipun muatan kapasitor dan arus dalam kumparan berubah seiring waktu. Dari rumus (24.4) dapat disimpulkan bahwa selama osilasi listrik dalam rangkaian, transformasi energi terjadi: pada saat-saat ketika arus dalam kumparan adalah nol, seluruh energi rangkaian direduksi menjadi energi kapasitor. Pada saat-saat ketika muatan kapasitor nol, energi sirkuit direduksi menjadi energi medan magnet di koil. Jelas, pada saat-saat ini, muatan kapasitor atau arus dalam koil mencapai nilai maksimum (amplitudo).
Dengan osilasi elektromagnetik di sirkuit, muatan kapasitor berubah seiring waktu sesuai dengan hukum harmonik:
standar untuk setiap getaran harmonik. Karena arus dalam koil adalah turunan dari muatan kapasitor sehubungan dengan waktu, dari rumus (24.4) kita dapat menemukan ketergantungan arus dalam koil pada waktu.
|
Dalam ujian fisika, tugas gelombang elektromagnetik sering ditawarkan. Pengetahuan minimal yang diperlukan untuk memecahkan masalah ini mencakup pemahaman tentang sifat-sifat dasar gelombang elektromagnetik dan pengetahuan tentang skala gelombang elektromagnetik. Mari kita rumuskan fakta dan prinsip ini secara singkat.
Menurut hukum medan elektromagnetik, medan magnet bolak-balik menghasilkan medan listrik, medan listrik bolak-balik menghasilkan medan magnet. Oleh karena itu, jika salah satu medan (misalnya, listrik) mulai berubah, medan kedua (magnetik) akan muncul, yang kemudian menghasilkan yang pertama (listrik), kemudian yang kedua (magnetik), dll. Proses transformasi timbal balik medan listrik dan magnet satu sama lain, yang dapat merambat di ruang angkasa, disebut gelombang elektromagnetik. Pengalaman menunjukkan bahwa arah fluktuasi vektor kekuatan medan listrik dan magnet dalam gelombang elektromagnetik tegak lurus terhadap arah rambatnya. Ini berarti gelombang elektromagnetik bersifat melintang. Dalam teori medan elektromagnetik Maxwell, dibuktikan bahwa gelombang elektromagnetik diciptakan (dipancarkan) muatan listrik sambil bergerak dengan percepatan. Secara khusus, sumber gelombang elektromagnetik adalah rangkaian osilasi.
Panjang gelombang elektromagnetik, frekuensi (atau periode) dan kecepatan rambatnya dihubungkan oleh hubungan yang berlaku untuk gelombang apa pun (lihat juga rumus (11.6)):
|
Gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa merambat dengan kecepatan 
= 3 10 8 m/s, kelajuan gelombang elektromagnetik di medium lebih kecil daripada di ruang hampa, dan kelajuan ini bergantung pada frekuensi gelombang. Fenomena ini disebut dispersi gelombang. Gelombang elektromagnetik memiliki semua sifat gelombang yang merambat dalam media elastis: interferensi, difraksi, dan prinsip Huygens berlaku untuk itu. Satu-satunya hal yang membedakan gelombang elektromagnetik adalah tidak membutuhkan media untuk merambat - gelombang elektromagnetik juga dapat merambat dalam ruang hampa.
Di alam, gelombang elektromagnetik diamati dengan frekuensi yang sangat berbeda satu sama lain, dan karena itu, mereka memiliki sifat yang sangat berbeda (walaupun sifat fisiknya sama). Klasifikasi sifat-sifat gelombang elektromagnetik tergantung pada frekuensinya (atau panjang gelombang) disebut skala gelombang elektromagnetik. Mari kita memberi ulasan singkat skala ini.
Gelombang elektromagnetik dengan frekuensi kurang dari 10 5 Hz (yaitu, dengan panjang gelombang lebih dari beberapa kilometer) disebut gelombang elektromagnetik frekuensi rendah. Sebagian besar peralatan listrik rumah tangga memancarkan gelombang dalam kisaran ini.
Gelombang dengan frekuensi 10 5 sampai 10 12 Hz disebut gelombang radio. Gelombang ini sesuai dengan panjang gelombang dalam ruang hampa dari beberapa kilometer hingga beberapa milimeter. Gelombang ini digunakan untuk komunikasi radio, televisi, radar, Handphone. Sumber radiasi gelombang tersebut adalah partikel bermuatan yang bergerak dalam medan elektromagnetik. Gelombang radio juga dipancarkan oleh elektron logam bebas, yang berosilasi dalam rangkaian osilasi.
Wilayah skala gelombang elektromagnetik dengan frekuensi terletak pada kisaran 10 12 - 4,3 10 14 Hz (dan panjang gelombang dari beberapa milimeter hingga 760 nm) disebut radiasi infra merah (atau sinar infra merah). Molekul zat yang dipanaskan berfungsi sebagai sumber radiasi tersebut. Seseorang memancarkan gelombang infra merah dengan panjang gelombang 5 - 10 mikron.
Radiasi elektromagnetik dalam rentang frekuensi 4,3 10 14 - 7,7 10 14 Hz (atau panjang gelombang 760 - 390 nm) dianggap oleh mata manusia sebagai cahaya dan disebut cahaya tampak. Gelombang frekuensi yang berbeda dalam rentang ini dianggap oleh mata memiliki warna yang berbeda. Gelombang dengan frekuensi terkecil dari rentang tampak 4,3 10 14 dianggap sebagai merah, dengan frekuensi tertinggi dalam rentang tampak 7,7 10 14 Hz - sebagai ungu. Cahaya tampak dipancarkan selama transisi elektron dalam atom, molekul padatan dipanaskan hingga 1000 ° C atau lebih.
Gelombang dengan frekuensi 7,7 10 14 - 10 17 Hz (panjang gelombang dari 390 hingga 1 nm) biasa disebut radiasi ultraviolet. Radiasi ultraviolet memiliki efek biologis yang nyata: dapat membunuh sejumlah mikroorganisme, dapat menyebabkan peningkatan pigmentasi kulit manusia (pencoklatan), dan dalam kasus paparan yang berlebihan, dalam beberapa kasus dapat berkontribusi pada perkembangan penyakit onkologis (kulit kanker). Sinar ultraviolet terkandung dalam radiasi Matahari, dibuat di laboratorium dengan lampu pelepasan gas (kuarsa) khusus.
Di luar wilayah radiasi ultraviolet terdapat wilayah sinar-X (frekuensi 10 17 - 10 19 Hz, panjang gelombang dari 1 hingga 0,01 nm). Gelombang ini dipancarkan selama perlambatan dalam materi partikel bermuatan yang dipercepat oleh tegangan 1000 V atau lebih. Mereka memiliki kemampuan untuk melewati lapisan materi yang tebal yang buram terhadap cahaya tampak atau radiasi ultraviolet. Karena sifat ini, sinar-X banyak digunakan dalam pengobatan untuk mendiagnosis patah tulang dan sejumlah penyakit. Sinar-X memiliki efek merugikan pada jaringan biologis. Karena khasiatnya ini, mereka dapat digunakan untuk mengobati penyakit onkologis, meski bila terkena radiasi yang berlebihan, mereka mematikan bagi manusia, menyebabkan sejumlah gangguan pada tubuh. Karena panjang gelombangnya yang sangat pendek, sifat gelombang sinar-X (interferensi dan difraksi) hanya dapat dideteksi pada struktur yang sebanding dengan ukuran atom.
Radiasi gamma (-radiasi) disebut gelombang elektromagnetik dengan frekuensi lebih besar dari 10 20 Hz (atau panjang gelombang kurang dari 0,01 nm). Gelombang seperti itu muncul dalam proses nuklir. Fitur -radiasi adalah sifat korpuskularnya yang jelas (yaitu, radiasi ini berperilaku seperti aliran partikel). Oleh karena itu, radiasi sering disebut sebagai aliran -partikel.
DI DALAM tugas 24.1.1 untuk menetapkan korespondensi antara satuan pengukuran, kami menggunakan rumus (24.1), yang darinya periode osilasi dalam rangkaian dengan kapasitor dengan kapasitas 1 F dan induktansi 1 H sama dengan detik (jawabannya 1 ).
Dari grafik yang diberikan di tugas 24.1.2, kami menyimpulkan bahwa periode osilasi elektromagnetik dalam rangkaian adalah 4 ms (respons 3 ).
Menurut rumus (24.1) kita menemukan periode osilasi dalam rangkaian yang diberikan pada tugas 24.1.3: 
(menjawab 4
). Perhatikan bahwa menurut skala gelombang elektromagnetik, rangkaian seperti itu memancarkan gelombang dari jangkauan radio gelombang panjang.
Periode osilasi adalah waktu satu osilasi lengkap. Ini berarti bahwa jika pada saat awal kapasitor diisi dengan muatan maksimum ( tugas 24.1.4), maka setelah setengah periode kapasitor juga akan terisi dengan muatan maksimum, tetapi dengan polaritas terbalik (pelat yang awalnya bermuatan positif akan bermuatan negatif). Dan arus maksimum dalam rangkaian akan dicapai antara dua momen ini, yaitu. dalam seperempat periode (jawaban 2 ).
Jika induktansi kumparan dikalikan empat kali ( tugas 24.1.5), maka menurut rumus (24.1) periode osilasi pada rangkaian akan berlipat ganda, dan frekuensinya 
berlipat ganda (jawaban 2
).
Menurut rumus (24.1), dengan peningkatan kapasitansi kapasitor empat kali lipat ( tugas 24.1.6) periode osilasi dalam rangkaian menjadi dua kali lipat (jawabannya 1 ).
Saat kunci ditutup ( tugas 24.1.7) di sirkuit, alih-alih satu kapasitor, dua kapasitor yang sama yang terhubung secara paralel akan berfungsi (lihat gambar). Dan karena ketika kapasitor dihubungkan secara paralel, kapasitansinya bertambah, penutupan kunci menyebabkan peningkatan kapasitansi rangkaian dua kali lipat. Oleh karena itu, dari rumus (24.1) kami menyimpulkan bahwa periode osilasi bertambah satu faktor (jawabannya adalah 3
).
Biarkan muatan kapasitor berosilasi dengan frekuensi siklik ( tugas 24.1.8). Kemudian, menurut rumus (24.3) - (24.5), arus pada kumparan akan berosilasi dengan frekuensi yang sama. Artinya ketergantungan arus pada waktu dapat direpresentasikan sebagai 
. Dari sini kita menemukan ketergantungan energi medan magnet kumparan terhadap waktu
Dari rumus ini dapat disimpulkan bahwa energi medan magnet dalam kumparan berosilasi dengan frekuensi dua kali lipat, dan, oleh karena itu, dengan periode setengah periode muatan dan osilasi arus (jawabannya adalah 1 ).
DI DALAM tugas 24.1.9 kami menggunakan hukum kekekalan energi untuk rangkaian osilasi. Dari rumus (24.2) berikut bahwa untuk nilai amplitudo tegangan melintasi kapasitor dan arus dalam koil, hubungannya
di mana dan adalah nilai amplitudo muatan kapasitor dan arus dalam koil. Dari rumus ini, dengan menggunakan hubungan (24.1) untuk periode osilasi dalam rangkaian, kita menemukan nilai amplitudo arus
|
menjawab 3 .
Gelombang radio adalah gelombang elektromagnetik dengan frekuensi tertentu. Oleh karena itu, kecepatan perambatannya dalam ruang hampa sama dengan kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik apa pun, dan khususnya sinar-X. Kecepatan ini adalah kecepatan cahaya ( tugas 24.2.1- menjawab 1 ).
Seperti yang dinyatakan sebelumnya, partikel bermuatan memancarkan gelombang elektromagnetik saat bergerak dengan percepatan. Oleh karena itu, gelombang tidak dipancarkan hanya dengan gerak seragam dan bujursangkar ( tugas 24.2.2- menjawab 1 ).
Gelombang elektromagnetik adalah medan listrik dan magnet yang bervariasi dalam ruang dan waktu dengan cara khusus dan saling mendukung. Oleh karena itu jawaban yang benar adalah tugas 24.2.3 - 2 .
Dari yang diberikan dalam kondisi tugas 24.2.4 Dapat dilihat dari grafik bahwa periode gelombang ini adalah - = 4 μs. Oleh karena itu, dari rumus (24.6) kita peroleh m (jawabannya 1 ).
DI DALAM tugas 24.2.5 dengan rumus (24.6) kami temukan
(menjawab 4 ).
Sirkuit osilasi terhubung ke antena penerima gelombang elektromagnetik. Medan listrik gelombang bekerja pada elektron bebas di sirkuit dan menyebabkannya berosilasi. Jika frekuensi gelombang bertepatan dengan frekuensi alami osilasi elektromagnetik, amplitudo osilasi dalam rangkaian meningkat (resonansi) dan dapat didaftarkan. Oleh karena itu, untuk menerima gelombang elektromagnetik, frekuensi osilasi alami pada rangkaian harus mendekati frekuensi gelombang ini (rangkaian harus disesuaikan dengan frekuensi gelombang). Oleh karena itu, jika rangkaian perlu dikonfigurasi ulang dari panjang gelombang 100 m menjadi panjang gelombang 25 m ( tugas 24.2.6), frekuensi alami osilasi elektromagnetik dalam rangkaian harus ditingkatkan 4 kali lipat. Untuk melakukan ini, menurut rumus (24.1), (24.4), kapasitansi kapasitor harus dikurangi 16 kali (jawabannya 4 ).
Menurut skala gelombang elektromagnetik (lihat pengantar bab ini), panjang maksimum yang tercantum dalam kondisi tersebut tugas 24.2.7 gelombang elektromagnetik memiliki radiasi dari antena pemancar radio (respons 4 ).
Di antara yang tercantum di tugas 24.2.8 gelombang elektromagnetik, radiasi sinar-X memiliki frekuensi maksimum (respons 2 ).
Gelombang elektromagnetik bersifat transversal. Artinya vektor kuat medan listrik dan induksi medan magnet pada gelombang setiap saat berarah tegak lurus dengan arah rambat gelombang. Oleh karena itu, ketika gelombang merambat ke arah sumbu ( tugas 24.2.9), vektor kekuatan medan listrik diarahkan tegak lurus terhadap sumbu ini. Oleh karena itu, proyeksinya pada sumbu harus sama dengan nol 
= 0 (jawaban 3
).
Kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik adalah karakteristik individu dari setiap media. Oleh karena itu, ketika gelombang elektromagnetik berpindah dari satu medium ke medium lain (atau dari ruang hampa ke medium), kecepatan gelombang elektromagnetik berubah. Dan apa yang dapat dikatakan tentang dua parameter gelombang lainnya yang termasuk dalam rumus (24.6) - panjang gelombang dan frekuensi. Apakah mereka akan berubah ketika gelombang berpindah dari satu media ke media lainnya ( tugas 24.2.10)? Jelas, frekuensi gelombang tidak berubah saat berpindah dari satu medium ke medium lainnya. Memang, gelombang adalah proses osilasi di mana medan elektromagnetik bolak-balik dalam satu media menciptakan dan mempertahankan medan di media lain karena perubahan ini. Oleh karena itu, periode dari proses periodik ini (dan karenanya frekuensinya) di satu media dan media lainnya harus bertepatan (jawabannya adalah 3 ). Dan karena kecepatan gelombang pada media yang berbeda berbeda, maka mengikuti penalaran dan rumus (24.6) bahwa panjang gelombang berubah ketika berpindah dari satu media ke media lainnya.
Pelajaran No. 48-169 Sirkuit osilasi. Osilasi elektromagnetik bebas. Konversi energi dalam rangkaian osilasi. rumus Thompson.fluktuasi- gerakan atau keadaan yang berulang dalam waktu.Getaran elektromagnetik -Ini adalah getaran listrik danmedan magnet yang menolakdidorong oleh perubahan periodikmuatan, arus dan tegangan. Rangkaian osilasi adalah sistem yang terdiri dari induktor dan kapasitor(Gbr. a). Jika kapasitor diisi dan ditutup ke koil, maka arus akan mengalir melalui koil (Gbr. b). Ketika kapasitor habis, arus di sirkuit tidak akan berhenti karena induksi sendiri di koil. Arus induksi, sesuai dengan aturan Lenz, akan mengalir ke arah yang sama dan mengisi ulang kapasitor (Gbr. c). Arus ke arah ini akan berhenti, dan proses akan berulang ke arah yang berlawanan (Gbr. G).
Dengan demikian, ragu-ragusirkuitosilasi elektromagnetik dyatkarena konversi energimedan listrik kondensatra( W e = 
)
menjadi energi medan magnet kumparan dengan arus(W M = 
),
dan sebaliknya.
Osilasi harmonik adalah perubahan periodik dalam kuantitas fisik tergantung pada waktu, terjadi sesuai dengan hukum sinus atau kosinus.
Persamaan yang menggambarkan osilasi elektromagnetik bebas berbentuk
q "= - ω 0 2 q (q" adalah turunan kedua.
Ciri-ciri utama gerak osilasi:
Periode osilasi adalah periode waktu minimum T, setelah itu proses diulangi sepenuhnya.
Amplitudo osilasi harmonik adalah modul nilai terbesar dari besaran osilasi.
Mengetahui periodenya, Anda dapat menentukan frekuensi osilasi, yaitu jumlah osilasi per satuan waktu, misalnya per detik. Jika satu osilasi terjadi dalam waktu T, maka jumlah osilasi dalam 1 s ν ditentukan sebagai berikut: ν = 1/T.
Ingatlah bahwa dalam Sistem Satuan Internasional (SI), frekuensi osilasi sama dengan satu jika satu osilasi terjadi dalam 1 detik. Satuan frekuensi disebut hertz (disingkat Hz) setelah fisikawan Jerman Heinrich Hertz.
Setelah periode waktu yang sama dengan periode T, yaitu, ketika argumen kosinus meningkat sebesar ω 0
T, nilai muatan diulang dan cosinus mengambil nilai yang sama. Dari mata kuliah matematika diketahui bahwa periode kosinus terkecil adalah 2n. Oleh karena itu, ω 0
T=2π, dari mana ω 0
= 
=2πν Jadi, kuantitas ω 0
- ini adalah jumlah osilasi, tapi bukan untuk 1 detik, tapi untuk 2n detik. Itu disebut berhubung dgn putaran atau frekuensi melingkar.
Frekuensi getaran bebas disebut frekuensi alami getaransistem. Seringkali berikut ini, untuk singkatnya, kita akan menyebut frekuensi siklik hanya sebagai frekuensi. Bedakan frekuensi siklik ω 0 pada frekuensi ν dimungkinkan dengan notasi.
Dengan analogi dengan solusi persamaan diferensial untuk sistem osilasi mekanik frekuensi siklik listrik bebasfluktuasi adalah: ω 0 = 
Periode osilasi bebas dalam rangkaian sama dengan: T= 
=2π 
- rumus Thomson.
Fase osilasi (dari kata Yunani phasis - penampakan, tahap perkembangan suatu fenomena) adalah nilai φ, yang bertanda cosinus atau sinus. Fase dinyatakan dalam satuan sudut - radian. Fase menentukan keadaan sistem osilasi pada amplitudo tertentu setiap saat.
Osilasi dengan amplitudo dan frekuensi yang sama dapat berbeda satu sama lain dalam fase.
Sejak ω 0
= , maka φ= ω 0
T=2π
. Rasio menunjukkan bagian periode mana yang telah berlalu sejak osilasi dimulai. Setiap nilai waktu yang dinyatakan dalam pecahan periode sesuai dengan nilai fase yang dinyatakan dalam radian. Jadi, setelah waktu t = 
(kuartal periode) φ= 
, setelah setengah periode φ \u003d π, setelah seluruh periode φ \u003d 2π, dll. Anda dapat memplot ketergantungannya
mengisi daya bukan dari waktu, tetapi dari fase. Angka tersebut menunjukkan gelombang cosinus yang sama dengan yang sebelumnya, tetapi dalam sumbu horisontal tertunda bukannya waktu
nilai fase yang berbeda φ.
Korespondensi antara kuantitas mekanik dan listrik dalam proses osilasi
Kuantitas mekanis
Tugas.942(932). Muatan awal yang dilaporkan ke kapasitor rangkaian osilasi berkurang 2 kali lipat. Berapa kali telah berubah: a) amplitudo tegangan; b) amplitudo arus;
c) energi total medan listrik kapasitor dan medan magnet kumparan?
943(933). Dengan peningkatan tegangan pada kapasitor rangkaian osilasi sebesar 20 V, amplitudo kekuatan arus meningkat 2 kali lipat. Temukan tegangan awal.
945(935). Rangkaian osilasi terdiri dari sebuah kapasitor dengan kapasitas C = 400 pF dan sebuah kumparan induktansi L = 10 mH. Temukan amplitudo osilasi arus I T , jika amplitudo fluktuasi tegangan U T = 500 V .
952(942). Setelah jam berapa (dalam pecahan periode t / T) pada kapasitor rangkaian osilasi untuk pertama kalinya akankah ada muatan yang sama dengan setengah nilai amplitudo?
957(947). Kumparan induktansi apa yang harus dimasukkan dalam rangkaian osilasi untuk mendapatkan frekuensi osilasi bebas 10 MHz dengan kapasitansi kapasitor 50 pF?
Sirkuit osilasi. Periode osilasi bebas.
1. Setelah kapasitor rangkaian osilasi diisi q \u003d 10 -5 C, osilasi teredam muncul di sirkuit. Berapa banyak kalor yang akan dilepaskan dalam rangkaian pada saat osilasi di dalamnya benar-benar teredam? Kapasitansi kapasitor C \u003d 0,01 μF.
2. Rangkaian osilasi terdiri dari kapasitor 400nF dan induktor 9µH. Berapakah periode osilasi alami rangkaian tersebut?
3. Induktansi apa yang harus dimasukkan dalam rangkaian osilasi untuk mendapatkan periode osilasi alami 2∙ 10 -6 detik dengan kapasitansi 100pF.
4. Bandingkan tarif musim semi k1/k2 dari dua bandul dengan bobot masing-masing 200g dan 400g, jika periode getarannya sama.
5. Di bawah aksi beban gantung yang tidak bergerak pada pegas, perpanjangannya adalah 6,4 cm. Kemudian beban ditarik dan dilepaskan, akibatnya mulai berosilasi. Tentukan periode osilasi ini.
6. Sebuah beban ditangguhkan dari pegas, dikeluarkan dari kesetimbangan dan dilepaskan. Beban mulai berosilasi dengan periode 0,5 s. Tentukan perpanjangan pegas setelah osilasi berhenti. Massa pegas diabaikan.
7. Untuk waktu yang sama, satu pendulum matematika membuat 25 getaran, dan yang lainnya 15. Tentukan panjangnya jika salah satunya lebih pendek 10 cm dari yang lain.8. Rangkaian osilasi terdiri dari kapasitor 10mF dan induktor 100mH. Temukan amplitudo fluktuasi tegangan jika amplitudo fluktuasi arus adalah 0,1A9. Induktansi kumparan rangkaian osilasi adalah 0,5mH. Diperlukan untuk menyetel sirkuit ini ke frekuensi 1 MHz. Berapa kapasitansi kapasitor di sirkuit ini?Soal ujian:
1. Manakah dari pernyataan berikut yang menentukan periode osilasi bebas dalam rangkaian osilasi? A.; B. 
; DI DALAM. 
; G. 
; D.2.
2
. Manakah dari pernyataan berikut yang menentukan frekuensi siklik dari osilasi bebas dalam rangkaian osilasi? A.B. 
DI DALAM. 
G. 
D.2π
3. Gambar tersebut menunjukkan grafik ketergantungan koordinat X benda yang melakukan osilasi harmonik sepanjang sumbu x pada waktu. Apa periode osilasi tubuh?
A.1 detik; B.2 detik; B.3 dtk . D.4 hal.
4. Gambar menunjukkan profil gelombang pada titik waktu tertentu. Berapa panjangnya?
A. 0,1 m. B. 0,2 m. C. 2 m. D. 4 m. D. 5 m.5
. Gambar tersebut menunjukkan grafik ketergantungan arus melalui kumparan rangkaian osilasi pada waktu. Berapa periode osilasi saat ini? A.0,4 dtk. B.0,3 dtk. B.0,2 dtk. D.0,1 dtk. E. Di antara jawaban A-D tidak ada yang benar.
6. Gambar menunjukkan profil gelombang pada titik waktu tertentu. Berapa panjangnya?
A. 0,2 m. B. 0,4 m. C. 4 m. D. 8 m. D. 12 m.
7. Osilasi listrik dalam rangkaian osilasi diberikan oleh persamaan q \u003d 10 -2 ∙ cos 20t (C).
Berapa amplitudo osilasi muatan?
A . 10 -2 Cl. B.cos 20t Cl. B.20t Cl. D.20 Cl. E. Di antara jawaban A-D tidak ada yang benar.
8. Dengan osilasi harmonik di sepanjang sumbu OX, koordinat benda berubah menurut hukum X=0,2cos(5t+ 
). Berapa amplitudo getaran tubuh?
A.xm; B.0,2 m;C. cos(5t+)m; (5t+)m; D.m
9. Frekuensi osilasi sumber gelombang 0,2 s -1 kecepatan rambat gelombang 10 m/s. Berapa panjang gelombangnya? A. 0,02 m. B. 2 m. C. 50 m.
D. Menurut kondisi soal, tidak mungkin menentukan panjang gelombang. E. Di antara jawaban A-D tidak ada yang benar.
10. Panjang gelombang 40 m, kecepatan rambat 20 m/s. Berapa frekuensi osilasi sumber gelombang?
A.0,5 detik -1 . B.2 detik -1 . V.800 dtk -1 .
D. Sesuai dengan kondisi permasalahan, tidak mungkin menentukan frekuensi osilasi sumber gelombang.
E. Di antara jawaban A-D tidak ada yang benar.
3
Jika kita membandingkan Gambar. 50 dengan gambar. 17, yang menunjukkan getaran benda pada pegas, tidak sulit untuk menetapkan kesamaan yang besar di semua tahapan proses. Dimungkinkan untuk menyusun semacam "kamus", yang dengannya deskripsi getaran listrik dapat segera diterjemahkan ke dalam deskripsi getaran mekanis, dan sebaliknya. Ini kamusnya.
Coba baca ulang paragraf sebelumnya dengan "kamus" ini. Pada saat awal, kapasitor diisi (badan dibelokkan), yaitu pasokan energi listrik (potensial) dilaporkan ke sistem. Arus mulai mengalir (tubuh memperoleh kecepatan), setelah seperempat periode, arus dan energi magnet adalah yang terbesar, dan kapasitor dilepaskan, muatan di atasnya adalah nol (kecepatan tubuh dan energi kinetiknya adalah terbesar, dan tubuh melewati posisi kesetimbangan), dll.
Perhatikan bahwa muatan awal kapasitor, dan karenanya tegangan yang melewatinya, dihasilkan oleh gaya gerak listrik baterai. Di sisi lain, defleksi awal benda diciptakan oleh gaya eksternal. Dengan demikian, gaya yang bekerja pada sistem osilasi mekanik memainkan peran yang mirip dengan gaya gerak listrik yang bekerja pada sistem osilasi listrik. Oleh karena itu, "kamus" kami dapat dilengkapi dengan "terjemahan" lain:
7) gaya, 7) gaya gerak listrik.
Kesamaan keteraturan kedua proses lebih jauh. Osilasi mekanis dilemahkan karena gesekan: dengan setiap osilasi, sebagian energi diubah menjadi panas karena gesekan, sehingga amplitudo menjadi semakin kecil. Dengan cara yang sama, dengan setiap pengisian ulang kapasitor, sebagian energi arus diubah menjadi panas, dilepaskan karena adanya hambatan pada kawat kumparan. Oleh karena itu, osilasi listrik dalam rangkaian juga teredam. Perlawanan memainkan peran yang sama untuk getaran listrik seperti gesekan memainkan peran untuk getaran mekanis.
Pada tahun 1853 Fisikawan Inggris William Thomson (Lord Kelvin, 1824-1907) menunjukkan secara teoritis bahwa osilasi listrik alami dalam rangkaian yang terdiri dari kapasitor kapasitansi dan induktor adalah harmonik, dan periodenya dinyatakan dengan rumus
(- dalam henry, - dalam farad, - dalam detik). Rumus sederhana dan sangat penting ini disebut rumus Thomson. Rangkaian osilasi itu sendiri dengan kapasitansi dan induktansi sering juga disebut Thomson, karena Thomson adalah orang pertama yang memberikan teori osilasi listrik dalam rangkaian semacam itu. Baru-baru ini, istilah "-kontur" semakin banyak digunakan (dan juga "-kontur", "-kontur", dll.).
Membandingkan rumus Thomson dengan rumus yang menentukan periode osilasi harmonik bandul elastis (§ 9), kita melihat bahwa massa benda memainkan peran yang sama dengan induktansi, dan kekakuan pegas memainkan peran yang sama dengan kebalikan dari kapasitansi (). Sesuai dengan ini, di "kamus" kami, baris kedua dapat ditulis seperti ini:
2) kekakuan pegas 2) kebalikan dari kapasitansi kapasitor.
Dengan memilih berbeda dan , Anda bisa mendapatkan periode osilasi listrik apa pun. Secara alami, tergantung pada periode osilasi listrik, perlu digunakan cara yang berbeda pengamatan dan pencatatan mereka (oscillography). Jika kita ambil, misalnya, dan , maka periodenya adalah
yaitu, osilasi akan terjadi dengan frekuensi sekitar . Ini adalah contoh getaran listrik yang frekuensinya terletak pada jangkauan audio. Fluktuasi seperti itu dapat didengar menggunakan telepon dan direkam pada loop osiloskop. Sebuah osiloskop elektronik memungkinkan untuk mendapatkan sapuan dari keduanya dan osilasi frekuensi yang lebih tinggi. Rekayasa radio menggunakan osilasi yang sangat cepat - dengan frekuensi jutaan hertz. Osiloskop elektronik memungkinkan untuk mengamati bentuknya sama seperti kita dapat melihat bentuk pendulum dengan bantuan jejak pendulum pada pelat jelaga (§ 3). Osilografi osilasi listrik bebas dengan eksitasi tunggal rangkaian osilasi biasanya tidak digunakan. Faktanya adalah bahwa keadaan kesetimbangan dalam rangkaian ditetapkan hanya dalam beberapa periode, atau, paling banter, dalam beberapa puluh periode (tergantung pada hubungan antara induktansi rangkaian, kapasitansi dan resistansi). Jika, katakanlah, proses peluruhan praktis berakhir dalam 20 periode, maka dalam contoh sirkuit di atas dengan periode seluruh ledakan osilasi bebas, itu akan mengambil semuanya dan akan sangat sulit untuk mengikuti osilogram dengan pengamatan visual sederhana. . Masalahnya mudah diselesaikan jika seluruh proses - dari eksitasi osilasi hingga kepunahannya yang hampir sempurna - diulangi secara berkala. Dengan membuat tegangan sapuan osiloskop elektronik juga periodik dan sinkron dengan proses eksitasi osilasi, kami akan memaksa berkas elektron berulang kali "menggambar" osilogram yang sama di tempat yang sama di layar. Dengan pengulangan yang cukup sering, gambar yang diamati di layar umumnya akan tampak kontinu, yaitu kita akan duduk di kurva yang tidak bergerak dan tidak berubah, gagasan yang diberikan oleh Gambar. 49b.
Di sirkuit sakelar yang ditunjukkan pada Gambar. 49, a, pengulangan berganda dari proses dapat diperoleh hanya dengan secara berkala melemparkan sakelar dari satu posisi ke posisi lain.
Rekayasa radio memiliki metode peralihan listrik yang jauh lebih maju dan lebih cepat menggunakan sirkuit tabung elektronik. Tetapi bahkan sebelum penemuan tabung elektronik, metode cerdik telah ditemukan untuk mengulangi eksitasi osilasi teredam secara berkala dalam suatu rangkaian, berdasarkan penggunaan muatan percikan. Mengingat kesederhanaan dan kejelasan metode ini, kami akan membahasnya lebih detail.
Beras. 51. Skema eksitasi percikan osilasi di sirkuit
Sirkuit osilasi dipecah oleh celah kecil (celah percikan 1), yang ujungnya dihubungkan ke belitan sekunder transformator step-up 2 (Gbr. 51). Arus dari trafo mengisi kapasitor 3 sampai tegangan melintasi celah percikan menjadi sama dengan tegangan tembus (lihat Volume II, §93). Pada saat ini, pelepasan percikan terjadi di celah percikan, yang menutup sirkuit, karena kolom gas yang sangat terionisasi di saluran percikan menghantarkan arus hampir seperti logam. Dalam sirkuit tertutup seperti itu, osilasi listrik akan terjadi, seperti dijelaskan di atas. Selama celah percikan menghantarkan arus dengan baik, belitan sekunder transformator secara praktis dihubung pendek oleh percikan api, sehingga seluruh tegangan transformator turun pada belitan sekundernya, yang resistansinya jauh lebih besar daripada resistansi dari percikan. Akibatnya, dengan celah percikan yang mengalir dengan baik, transformator praktis tidak memberikan energi ke sirkuit. Karena fakta bahwa rangkaian memiliki hambatan, sebagian energi getaran dihabiskan untuk panas Joule, serta pada proses di percikan, osilasi meredam dan setelah beberapa saat amplitudo arus dan tegangan turun drastis. bahwa percikan padam. Kemudian osilasi listrik terganggu. Mulai saat ini, trafo mengisi kapasitor lagi hingga kerusakan terjadi lagi, dan seluruh proses diulangi (Gbr. 52). Dengan demikian, pembentukan percikan dan kepunahannya berperan sebagai sakelar otomatis yang memastikan pengulangan proses osilasi.
Beras. 52. Kurva a) menunjukkan bagaimana tegangan tinggi pada belitan sekunder transformator yang terbuka. Pada saat tegangan ini mencapai tegangan tembus, percikan melompat di celah percikan, sirkuit ditutup, diperoleh kilatan osilasi teredam - kurva b)
Memuat...