Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Тема 7. Уравнение свободных затухающих гармонических колебаний.

В реальном колебательном контуре учитывается, что, кроме катушки индуктивностью L, конденсатора емкостью С, в цепи также имеется резистор сопротивлением R,отличным от нуля, что является причиной затухания колебаний в реальном колебательном контуре. Свободные затухающие колебания – колебания, амплитуда которых из-за потерь энергии реальной колебательной системой с течением времени уменьшается.

Для цепи реального колебательного контура напряжения на последовательно включенных конденсаторе емкостью С и резисторе сопротивлением R складываются. Тогда с учетом закона Фарадея для цепи реального колебательного контура можно записать:

 ,

где  – электродвижущая сила самоиндукции в катушке;

UC – напряжение на конденсаторе (UC = q / C);                  

IR – напряжения на резисторе.

Исходя из того, что I = dq / dt, получаем дифференциальное уравнение свободных затухающих гармонических колебаний величины заряда q на обкладках конденсатора:

     или  ,

где – коэффициент затухания колебаний (  ),  .

Решением полученного дифференциального уравнения является функция q (t), то есть уравнение свободных затухающих гармонических колебаний величины заряда q  на обкладках конденсатора:

,

где q (t) – величина заряда на обкладках конденсатора в момент времени t;

– амплитуда затухающих колебаний заряда на обкладках конденсатора в момент времени t;

q 0 – начальная амплитуда затухающих колебаний заряда на обкладках     конденсатора;

 – круговая (или циклическая) частота колебаний (  );

 – фаза затухающих колебаний в момент времени t;

 –  начальная фаза затухающих колебаний.

 

Тема 8. Электромагнитные волны. Вектор Умова-Пойнтинга

Согласно теории Максвелла электромагнитные поля могут существовать в виде электромагнитных волн, фазовая скорость  распространения которых определяет­ся выражением:

 ,

где   и  – соответственно электрическая и магнитная постоянные,

e  и   m – соответственно электрическая и магнитная проницаемости среды,

 с  – скорость света в вакууме ().

В вакууме (e = 1, m = l) скорость распространения электромагнитных волн совпадает со скоростью света(с), что согласуется с теорией Максвелла о том,

что свет представляет собой электромагнитные волны.

По теории Максвелла электромагнитные волны являются поперечными, то есть век­торы  и  напряженностей электрического и магнитного полей взаимно перпендикулярны и лежат в плоскости, перпендикулярной вектору

скорости рас­пространения волны, причем векторы ,  и  образуют правовинтовую систему (рис. 19).

 

 

Из теории Максвелла следует также, что в электромагнитной волне векторы  и колеблются в одинаковых фазах (рис. 19), то есть значения напряженностей Е и Н электрического и магнитного полей одновременно достигают максимума и одновременно обращаются в нуль, причем мгновенные значения Е и Н связаны соотношением:        

.

Уравнение плоской монохроматической электромагнитной волны (индексы у и z при Е и Н подчеркивают лишь то, что векторы  и  направлены вдоль взаимно перпендикулярных осей в соответствии с рис. 19):

 

,

,

 

где E 0 и Н 0– соответственно амплитуды напряженностей электрического и магнит­ного полей,

w  – круговая частота волны,  (T – период колебаний),

k – волновое число,  ( – длина волны),

j  – на­чальная фаза колебаний (на­чальная фаза колебаний j  имеет одинаковое значение как для колебания электрического, так и магнитного векторов, так как  в электромаг­нитной волне эти колебания происходят в одинаковых фазах).

 

Энергия электромагнитных волн. Электромагнитные  волны  переносят энергию. Объемная плотность w энергии электромагнитной волны складывается из объемных плотностей   wэл  электрического и   wм  магнитного полей:

.

Учитывая выражение связи между величинами Е и Н, можно получить, что суммарная плотность энергии электрического и маг­нитного полей:                       

.

Умножив плотность энергии w на скорость  распространения волны в среде, получим модуль плотности потока энергии:

.

Tax как векторы  и  взаимно перпендикулярны, то произведение EH совпадает с модулем вектора   (  – векторное произведение векторов  и ). Кроме того, направление вектора   совпадает с направлением распространения волны, то есть с направлением переноса энергии, что позволило ввести в ектор , равныйвекторному произведению , как вектор плотности потока электромагнитной энергии, называемый вектором УмоваПойнтинга:   

  .

Модуль в ектора   равен энергии, переносимой электромагнитной волной за единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волны.

                             



<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Уравнение свободных незатухающих гармонических колебаний | Условия интерференционного максимума и минимума
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2018-10-14; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 230 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Сложнее всего начать действовать, все остальное зависит только от упорства. © Амелия Эрхарт
==> читать все изречения...

4290 - | 4136 -


© 2015-2026 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.009 с.