Колебательный контур — электрическая цепь, содержащая последовательно соединённые катушку индуктивности и конденсатор. В такой цепи могут возбуждаться колебания тока (и напряжения).
Колебательный контур - простейшая система, в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания
Принцип действия
Пусть конденсатор ёмкостью C заряжен до напряжения U0. Энергия, запасённая в конденсаторе составляет
При соединении конденсатора с катушкой индуктивности ,в цепи потечёт ток I, что вызовет в катушке электродвижущую силу (ЭДС) самоиндукции, направленную на уменьшение тока в цепи. Ток, вызванный этой ЭДС (при отсутствии потерь в индуктивности) в начальный момент будет равен току разряда конденсатора, то есть результирующий ток будет равен нулю. Магнитная энергия катушки в этот (начальный) момент равна нулю.
Затем результирующий ток в цепи будет возрастать, а энергия из конденсатора будет переходить в катушку до полного разряда конденсатора. В этот момент электрическая энергия колебательного контура EC = 0. Магнитная же энергия, сосредоточенная в катушке, напротив, максимальна и равна
где L — индуктивность катушки, I0 — максимальное значение тока.
После этого начнётся перезарядка конденсатора, то есть заряд конденсатора напряжением другой полярности. Перезарядка будет проходить до тех пор, пока магнитная энергия катушки не перейдёт в электрическую энергию конденсатора. Конденсатор, в этом случае, снова будет заряжен до напряжения − U0.
В результате в цепи возникают колебания, длительность которых будет обратно пропорциональна потерям энергии в контуре.
В общем, описанные выше процесы в параллельном колебательном контуре называются резонанс токов, что означает, что через индуктивность и ёмкость протекают токи, больше тока проходящего через весь контур, причем эти токи больше в определённое число раз, которое называется добротностью. Эти большие токи не покидают пределов контура, так как они противофазны и сами себя компенсируют. Стоит также заметить, что сопротивление параллельного колебательного контура на резонансной частоте стремится к бесконечности (в отличии от последовательного колебательного контура, сопротивление которого на резонансной частоте стремится к нулю), а это делает его незаменимым фильтром.
Стоит заметить, что помимо простого колебательного контура, есть ещё колебательные контуры первого, второго и третьего рода, что учитывают потери и имеют другие особенности.
Вариант 10.
Резисторы R₁ и R₂ соединены параллельно:
R₁₂ = R₁R₂/(R₁+R₂) = 6 · 12 : 18 = 4 (Ом)
Резисторы R₄ и R₅ соединены параллельно:
R₄₅ = R₄R₅/(R₄+R₅) = 3 · 6 : 9 = 2 (Ом)
Резистор R₃ и группы R₁₂ и R₄₅ соединены последовательно. Общее сопротивление участка цепи:
R = R₁₂ + R₃ + R₄₅ = 4 + 2 + 2 = 8 (Ом)
Напряжение на R₄ и R₅:
U₄₅ = I₄·R₄ = 8 · 3 = 24 (B)
Ток через R₅:
I₅ = U₄₅/R₅ = 24 : 6 = 4 (A)
Общий ток в цепи:
I = I₁₂ = I₃ = I₄₅ = I₄ + I₅ = 8 + 4 = 12 (A)
Напряжение на концах участка цепи:
U = I·R = 12 · 8 = 96 (B)
Напряжение на R₃:
U₃ = I₃R₃ = 12 · 2 = 24 (В)
Напряжение на R₁ и R₂:
U₁₂ = I₁₂·R₁₂ = 12 · 4 = 48 (B)
Ток через R₁:
I₁ = U₁₂/R₁ = 48 : 6 = 8 (A)
Ток через R₂:
I₂ = U₁₂/R₂ = 48 : 12 = 4 (A)
Отсюда t^2=2S/a
t= корень из 2*30/0,6=10 секунд