იძულებითი ელექტრომაგნიტური რხევები. გენერატორის მუშაობის პრინციპი

თემა 3. ელექტრული ვიბრაციები. ალტერნატიული ელექტრო დენი. თემის ძირითადი კითხვები: 3. 1. 1. თავისუფალი დაუცველი ელექტრული რხევები 3. 1. 2. დამსხვრეული ელექტრული რხევები 3. 1. 3. იძულებითი ელექტრული რხევები. რეზონანსი 3. 1. 4. ალტერნატიული ელექტრული დენი.

გამეორება ჰარმონიული რხევები A – რხევის ამპლიტუდა; ω – წრიული სიხშირე (ωt+φ0) – რხევის ფაზა; φ0 – რხევის საწყისი ფაზა. თავისუფალი დაუცველი ჰარმონიული რხევების დიფერენციალური განტოლება: X ღერძის გასწვრივ გავრცელებული სიბრტყე ჰარმონიული ტალღის განტოლება:

3. 1. თავისუფალი დაუცველი ელექტრული რხევები რხევადი წრე არის წრე, რომელიც შედგება კონდენსატორისა და კოჭისგან. E – ელექტრული ველის სიძლიერე; H – მაგნიტური ველის სიძლიერე; q – დამუხტვა; C – კონდენსატორის ტევადობა; L – კოჭის ინდუქციურობა, I – დენი წრეში

- რხევების ბუნებრივი წრიული სიხშირე ტომსონის ფორმულა: (3) T – ბუნებრივი რხევების პერიოდი რხევის წრეში

მოდით ვიპოვოთ კავშირი დენის და ძაბვის ამპლიტუდის მნიშვნელობებს შორის: ომის კანონიდან: U=IR - ტალღის წინაღობა.

ელექტრული ველის ენერგია (დამუხტული კონდენსატორის ენერგია) ნებისმიერ დროს: მაგნიტური ველის ენერგია (ინდუქტორის ენერგია) ნებისმიერ დროს:

მაგნიტური ველის ენერგიის მაქსიმალური (ამპლიტუდის) მნიშვნელობა: - ელექტრული ველის ენერგიის მაქსიმალური მნიშვნელობა რხევითი წრედის მთლიანი ენერგია ნებისმიერ დროს: წრედის ჯამური ენერგია რჩება მუდმივი.

ამოცანა 3. 1 რხევითი წრე შედგება კონდენსატორისა და ინდუქტორისაგან. განსაზღვრეთ წრედში წარმოქმნილი რხევების სიხშირე, თუ ინდუქტორში მაქსიმალური დენი არის 1,2 A, მაქსიმალური პოტენციური სხვაობა კონდენსატორის ფირფიტებზე არის 1200 V, წრედის ჯამური ენერგია არის 1,1 mJ მოცემული: Im = 1,2 A UCm = 1200 B W = 1.1 მ J = 1.1 10 -3 J ν-?

ამოცანა რხევის წრეში ტევადობა გაიზარდა 8-ჯერ, ხოლო ინდუქციურობა შემცირდა ნახევარით. როგორ შეიცვლება წრედის ბუნებრივი რხევების პერიოდი? ა) შემცირდება 2-ჯერ; ბ) გაიზრდება 2-ჯერ; გ) შემცირდება 4-ჯერ; დ) გაიზრდება 4-ჯერ.

(7)

(17)

ზემოქმედება ვიბრაციაზე იძულებითი E.M.S.-ის კონტური, რომლის სიხშირეები განსხვავდება ω0-სგან, უფრო სუსტი იქნება, უფრო „მკვეთრი“ რეზონანსული მრუდი. რეზონანსული მრუდის „სიმახვილე“ ხასიათდება ამ მრუდის ფარდობითი სიგანით, რომელიც უდრის Δω/ω0, სადაც Δω არის ციკლის სხვაობა. სიხშირეები I=Im/√ 2-ზე

ამოცანა 3. 2 რხევითი წრე შედგება 100 Ohms წინააღმდეგობის მქონე რეზისტორისგან და 0,55 მიკრონი სიმძლავრის კონდენსატორისგან. F და კოჭები ინდუქციით 0,03 H. განსაზღვრეთ ფაზური ცვლა წრედის გავლით დენსა და დაყენებულ ძაბვას შორის, თუ გამოყენებული ძაბვის სიხშირე არის 1000 ჰც. მოცემული: R = 100 Ohm C = 0,55 მიკრონი. Ф = 5,5·10 -7 Ф L = 0,03 Hn ν = 1000 Hz φ-?

ისინი ჩნდებიან გარე პერიოდულად ცვალებადი ძალის თანდასწრებით. ასეთი რხევები ჩნდება, მაგალითად, წრეში პერიოდული ელექტრომამოძრავებელი ძალის არსებობისას. ალტერნატიული ინდუცირებული ემფ წარმოიქმნება მუდმივი მაგნიტის ველში მბრუნავი რამდენიმე მობრუნების მავთულის ჩარჩოში.

ამ შემთხვევაში, ჩარჩოში გამავალი მაგნიტური ნაკადი პერიოდულად იცვლება. ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის შესაბამისად, შედეგად გამოწვეული ემფ ასევე პერიოდულად იცვლება. თუ ჩარჩო დახურულია გალვანომეტრზე, მისი ნემსი დაიწყებს რხევას წონასწორობის პოზიციის ირგვლივ, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ წრეში ალტერნატიული დენი მიედინება. იძულებითი რხევების გამორჩეული თვისებაა მათი ამპლიტუდის დამოკიდებულება გარე ძალის ცვლილებების სიხშირეზე.

ალტერნატიული დენი.

ალტერნატიული დენიარის ელექტრული დენი, რომელიც დროთა განმავლობაში იცვლება.

ალტერნატიული დენი მოიცავს სხვადასხვა სახის იმპულსურ, პულსირებულ, პერიოდულ და კვაზიპერიოდულ დენებს. ინჟინერიაში ალტერნატიული დენი ჩვეულებრივ ნიშნავს ალტერნატიული მიმართულების პერიოდულ ან თითქმის პერიოდულ დენებს.

ალტერნატიული დენის გენერატორის მუშაობის პრინციპი.

ყველაზე ხშირად გამოიყენება პერიოდული დენი, რომლის სიძლიერე დროთა განმავლობაში იცვლება ჰარმონიული კანონის მიხედვით (ჰარმონიული, ან სინუსოიდური ალტერნატიული დენი). ეს არის დენი, რომელიც გამოიყენება ქარხნებში და ქარხნებში და ბინების განათების ქსელში. იგი წარმოადგენს იძულებით ელექტრომაგნიტურ რხევებს. სამრეწველო AC სიხშირეა 50 ჰც. ალტერნატიული ძაბვა განათების ქსელის სოკეტების სოკეტებში იქმნება ელექტროსადგურების გენერატორების მიერ. ასეთი გენერატორის უმარტივესი მოდელი არის მავთულის ჩარჩო, რომელიც ბრუნავს ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში.

მაგნიტური ინდუქციის ნაკადი ფმავთულის ჩარჩოს გახვრეტა ფართობით სკუთხის კოსინუსის პროპორციულია α ნორმალურ ჩარჩოსა და მაგნიტური ინდუქციის ვექტორს შორის:

Ф = BS cos α.

ჩარჩოს ერთგვაროვანი ბრუნვით, კუთხე α იზრდება დროის პროპორციულად t: α = 2πnt, სად ნ- ბრუნვის სიხშირე. ამრიგად, მაგნიტური ინდუქციის ნაკადი ჰარმონიულად იცვლება რხევების ციკლური სიხშირით. ω = 2πn:

Ф = BS cos ωt.

ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის მიხედვით, ჩარჩოში ინდუცირებული ემფ უდრის:

e = -Ф" = -BS (cos ωt)" = ɛ m sin ωt,

სად ɛm= BSωარის ინდუცირებული ემფ-ის ამპლიტუდა.

ამრიგად, AC ქსელში ძაბვა იცვლება სინუსოიდური (ან კოსინუსური) კანონის მიხედვით:

u = U m sin ωt(ან u = U m cos ωt),

სად u- მყისიერი ძაბვის მნიშვნელობა, U მ- ძაბვის ამპლიტუდა.

წრეში დენი შეიცვლება იმავე სიხშირით, როგორც ძაბვა, მაგრამ მათ შორის შესაძლებელია ფაზის ცვლა φ s. ამიტომ, ზოგად შემთხვევაში, მყისიერი მიმდინარე მნიშვნელობა მეგანისაზღვრება ფორმულით:

i = I m sin(φt + φთან) ,

სად მე მ- მიმდინარე ამპლიტუდა.

დენის სიძლიერე AC წრეში რეზისტორით. თუ ელექტრული წრე შედგება აქტიური წინააღმდეგობისგან რდა მავთულები უმნიშვნელო ინდუქციით

თუ მიკროსქემის წრეში შედის გარე EMF ცვლადი (ნახ. 1), მაშინ ველის სიძლიერე კოჭის გამტარში და მიკროსქემის ელემენტების ერთმანეთთან დამაკავშირებელი სადენები პერიოდულად შეიცვლება, რაც ნიშნავს, რომ თავისუფალი მოძრაობის სიჩქარე პერიოდულად შეიცვლება მათში მუხტებიც, შედეგად პერიოდულად შეიცვლება წრეში მიმდინარე სიძლიერე, რაც გამოიწვევს პერიოდულ ცვლილებებს კონდენსატორის ფირფიტებსა და კონდენსატორის მუხტს შორის პოტენციურ განსხვავებაში, ე.ი. წრეში მოხდება იძულებითი ელექტრული რხევები.

იძულებითი ელექტრული რხევები- ეს არის პერიოდული ცვლილებები დენის სიძლიერეში წრეში და სხვა ელექტრული რაოდენობით, გარე წყაროდან ალტერნატიული EMF-ის გავლენის ქვეშ.

თანამედროვე ტექნოლოგიებში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში ყველაზე ფართოდ გამოიყენება სინუსოიდური ალტერნატიული დენი 50 ჰც სიხშირით.

ალტერნატიული დენიარის დენი, რომელიც დროთა განმავლობაში პერიოდულად იცვლება. იგი წარმოადგენს იძულებით ელექტრულ რხევებს, რომლებიც წარმოიქმნება ელექტრულ წრეში პერიოდულად ცვალებადი გარე ემფ-ის გავლენის ქვეშ. პერიოდიალტერნატიული დენი არის დროის პერიოდი, რომლის დროსაც დენი აკეთებს ერთ სრულ რხევას. სიხშირე AC დენი არის ალტერნატიული დენის რხევების რაოდენობა წამში.

იმისათვის, რომ წრეში არსებობდეს სინუსოიდური დენი, ამ წრეში წყარომ უნდა შექმნას ალტერნატიული ელექტრული ველი, რომელიც იცვლება სინუსოიდულად. პრაქტიკაში, სინუსოიდური EMF იქმნება ელექტროსადგურებში მომუშავე ალტერნატიული დენის გენერატორებით.

ლიტერატურა

აქსენოვიჩ L.A. ფიზიკა საშუალო სკოლაში: თეორია. Დავალებები. ტესტები: სახელმძღვანელო. ზოგადსაგანმანათლებლო დაწესებულებების შემწეობა. გარემო, განათლება / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; რედ. კ.ს.ფარინო. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - გვ. 396.

მექანიკური ვიბრაციები.

3. ტრანსფორმატორები.

ტალღები.

4. ტალღის დიფრაქცია.

9. დოპლერის ეფექტი აკუსტიკაში.

1.მაგნიტური ფენომენები

სწორი გამტარის მაგნიტური ველის ინდუქცია, რომელიც ატარებს დენის.

ფარადეის კანონი

ფარადეის კანონი ელექტრომაგნიტური ინდუქციის შესახებ იწერება შემდეგი ფორმულით:

– არის ელექტრომოძრავი ძალა, რომელიც მოქმედებს ნებისმიერი კონტურის გასწვრივ;

Фв არის მაგნიტური ნაკადი, რომელიც გადის კონტურზე გადაჭიმულ ზედაპირზე.

ალტერნატიულ მაგნიტურ ველში მოთავსებული ხვეულისთვის ფარადეის კანონი ოდნავ განსხვავებულად გამოიყურება:

ეს არის ელექტრომოძრავი ძალა;

N არის კოჭის შემობრუნების რაოდენობა;

F in არის მაგნიტური ნაკადი, რომელიც გადის ერთ შემობრუნებაზე.

ლენცის წესი

ინდუცირებულ დენს აქვს ისეთი მიმართულება, რომ მის მიერ შექმნილი მაგნიტური ნაკადის ზრდა კონტურით შეზღუდული ფართობის გავლით და გარე ველის მაგნიტური ინდუქციის ნაკადის ზრდა საპირისპიროა.

დახურულ წრეში წარმოქმნილი ინდუცირებული დენი თავისი მაგნიტური ველით ეწინააღმდეგება მაგნიტური ნაკადის ცვლილებას, რამაც გამოიწვია ეს დენი.

თვითინდუქცია

თვითინდუქცია არის ინდუცირებული ემფ-ის წარმოქმნის ფენომენი ელექტრულ წრეში დენის სიძლიერის ცვლილების შედეგად.

მიღებულ ემფს ეწოდება თვითგამოწვეული ემფ

თუ განსახილველ წრეში დენი იცვლება რაიმე მიზეზით, მაშინ იცვლება ამ დენის მაგნიტური ველიც და, შესაბამისად, წრეში შემავალი საკუთარი მაგნიტური ნაკადი. წრედში წარმოიქმნება თვითინდუქციური ემფ, რომელიც ლენცის წესის მიხედვით ხელს უშლის დენის ცვლილებას წრედში. ამ ფენომენს თვით-ინდუქციას უწოდებენ, ხოლო შესაბამისი მნიშვნელობა არის თვითინდუცირებული emf.

თვითინდუქციური emf პირდაპირპროპორციულია კოჭის ინდუქციურობისა და მასში დენის ცვლილების სიჩქარის მიმართ.

ინდუქციურობა

ინდუქციურობა (ლათინური ინდუქციიდან - ხელმძღვანელობა, მოტივაცია) არის სიდიდე, რომელიც ახასიათებს ურთიერთობას ელექტრულ წრეში დენის ცვლილებასა და წარმოქმნილ EMF-ს (ელექტრომოძრავი ძალა) შორის თვითინდუქციის შედეგად. ინდუქცია აღინიშნება დიდი ასო "L"-ით, გერმანელი ფიზიკოსის ლენცის პატივსაცემად. ტერმინი ინდუქციურობა შემოგვთავაზა 1886 წელს ოლივერ ჰევისიდმა.

წრედში გამავალი მაგნიტური ნაკადის რაოდენობა დაკავშირებულია დენის სიძლიერესთან შემდეგნაირად: Φ = LI. პროპორციულობის კოეფიციენტ L-ს უწოდებენ მიკროსქემის თვითინდუქციურობის კოეფიციენტს ან უბრალოდ ინდუქციურობას. ინდუქციური მნიშვნელობა დამოკიდებულია მიკროსქემის ზომასა და ფორმაზე, ასევე საშუალების მაგნიტურ გამტარიანობაზე. ინდუქციურობის ერთეული არის ჰენრი (H). დამატებითი რაოდენობა: mH, μH.

ინდუქციურობის, დენის სიძლიერის ცვლილების და ამ ცვლილების დროის ცოდნით, შეგიძლიათ იპოვოთ თვითინდუქციური ემფ, რომელიც ხდება წრედში:

დენის მაგნიტური ველის ენერგია ასევე გამოიხატება ინდუქციით:

შესაბამისად, რაც უფრო დიდია ინდუქცია, მით მეტია მაგნიტური ენერგია დაგროვილი დენის გამტარი წრედის გარშემო არსებულ სივრცეში. ინდუქცია არის კინეტიკური ენერგიის ერთგვარი ანალოგი ელექტროენერგიაში.

7. სოლენოიდის ინდუქციურობა.

L - ინდუქციურობა (სოლენოიდი), განზომილება SI Gn-ში

L - სიგრძე (სოლენოიდი), განზომილება SI-ში - m

N - რიცხვი (სოლენოიდის შემობრუნება

V- მოცულობა (სოლენოიდი), განზომილება SI-ში - m3

შედარებითი მაგნიტური გამტარიანობა

მაგნიტური მუდმივი გნ/მ

სოლენოიდის მაგნიტური ველის ენერგია

L ინდუქციური კოჭის მაგნიტური ველის ენერგია Wm, რომელიც შექმნილია I დენით, ტოლია

მოდით გამოვიყენოთ კოჭის ენერგიის მიღებული გამოხატულება მაგნიტური ბირთვის მქონე გრძელ სოლენოიდზე. ზემოაღნიშნული ფორმულების გამოყენებით სოლენოიდის თვითინდუქციური კოეფიციენტის Lμ და მაგნიტური ველის B, რომელიც შექმნილია I დენით, შეიძლება მივიღოთ:

დიამაგნიტები

დიამაგნიტები არის ნივთიერებები, რომლებიც მაგნიტიზებულია გარე მაგნიტური ველის მიმართულების საწინააღმდეგოდ. გარე მაგნიტური ველის არარსებობის შემთხვევაში, დიამაგნიტური მასალები არამაგნიტურია. გარე მაგნიტური ველის გავლენით, დიამაგნიტური ნივთიერების თითოეული ატომი იძენს მაგნიტურ მომენტს I (და ნივთიერების თითოეული მოლი იძენს მთლიან მაგნიტურ მომენტს), რომელიც პროპორციულია H მაგნიტური ინდუქციისა და მიმართულია ველისკენ.

დიამაგნიტები მოიცავს ინერტულ აირებს, აზოტს, წყალბადს, სილიციუმს, ფოსფორს, ბისმუტს, თუთიას, სპილენძს, ოქროს, ვერცხლს და ბევრ სხვა ორგანულ და არაორგანულ ნაერთებს. ადამიანი მაგნიტურ ველში იქცევა როგორც დიამაგნიტური.

პარამაგნიტები

პარამაგნიტური ნივთიერებები არის ნივთიერებები, რომლებიც მაგნიტიზებულია გარე მაგნიტურ ველში გარე მაგნიტური ველის მიმართულებით. პარამაგნიტური ნივთიერებები სუსტად მაგნიტური ნივთიერებებია, მაგნიტური გამტარიანობა ოდნავ განსხვავდება ერთიანობისგან

პარამაგნიტურ მასალებს მიეკუთვნება ალუმინი (Al), პლატინი (Pt), მრავალი სხვა ლითონი (ტუტე და მიწის ტუტე ლითონები, ასევე ამ ლითონების შენადნობები), ჟანგბადი (O2), აზოტის ოქსიდი (NO), მანგანუმის ოქსიდი (MnO), რკინის ქლორიდი (FeCl2) და ა.შ.

ფერომაგნიტები

ფერომაგნიტები არის ნივთიერებები (ჩვეულებრივ მყარ კრისტალურ ან ამორფულ მდგომარეობაში), რომლებშიც გარკვეული კრიტიკული ტემპერატურის ქვემოთ (კურიის წერტილი), ატომების ან იონების მაგნიტურ მომენტებში (არამეტალურ კრისტალებში) ან მოძრავი ელექტრონების მომენტები (მეტალის კრისტალებში). სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ფერომაგნიტი არის ნივთიერება, რომელსაც კიურის წერტილის ქვემოთ ტემპერატურაზე შეუძლია მაგნიტიზაცია გარე მაგნიტური ველის არარსებობის შემთხვევაში.

ქიმიურ ელემენტებს შორის ფერომაგნიტური თვისებები აქვთ გარდამავალ ელემენტებს Fe, Co და Ni (3 d-მეტალები) და იშვიათი მიწიერი ლითონები Gd, Tb, Dy, Ho, Er.

კითხვები ტესტირებისთვის სექციაში "რხევები და ტალღები".

მექანიკური ვიბრაციები.

1. ოსცილატორული მოძრაობა

ოსცილატორული მოძრაობა არის მოძრაობა, რომელიც მეორდება ზუსტად ან დაახლოებით რეგულარული ინტერვალებით. განსაკუთრებით ხაზგასმულია ფიზიკაში რხევითი მოძრაობის შესწავლა. ეს განპირობებულია სხვადასხვა ხასიათის რხევითი მოძრაობის ნიმუშებისა და მისი შესწავლის მეთოდების საერთოობით.

მექანიკური, აკუსტიკური, ელექტრომაგნიტური ვიბრაციები და ტალღები განიხილება ერთი კუთხით.

რხევითი მოძრაობა დამახასიათებელია ყველა ბუნებრივი მოვლენისთვის. რიტმულად განმეორებადი პროცესები, როგორიცაა გულის ცემა, მუდმივად ხდება ნებისმიერი ცოცხალი ორგანიზმის შიგნით.

ჰაიგენსის ფორმულა

4 . ფიზიკური გულსაკიდი

ფიზიკური ქანქარა არის ხისტი სხეული, რომელიც ფიქსირდება ფიქსირებულ ჰორიზონტალურ ღერძზე (დაკიდების ღერძი), რომელიც არ გადის სიმძიმის ცენტრს და რომელიც ამ ღერძის გარშემო მოძრაობს სიმძიმის გავლენით. მათემატიკური ქანქარისგან განსხვავებით, ასეთი სხეულის მასა არ შეიძლება ჩაითვალოს წერტილივით.

მინუს ნიშანი მარჯვენა მხარეს ნიშნავს, რომ ძალა F მიმართულია α კუთხის შემცირებისკენ. α კუთხის სიმცირის გათვალისწინებით

მათემატიკური და ფიზიკური ქანქარების მოძრაობის კანონის გამოსატანად ვიყენებთ ბრუნვის მოძრაობის დინამიკის ძირითად განტოლებას.

ძალის მომენტი: არ შეიძლება განისაზღვროს აშკარად. ფიზიკური ქანქარის რხევების თავდაპირველ დიფერენციალურ განტოლებაში შემავალი ყველა სიდიდის გათვალისწინებით, აქვს ფორმა:

ამ განტოლების ამოხსნა

განვსაზღვროთ მათემატიკური ქანქარის სიგრძე l, რომლის დროსაც მისი რხევების პერიოდი უდრის ფიზიკური ქანქარის რხევების პერიოდს, ე.ი. ან

ამ მიმართებიდან ჩვენ განვსაზღვრავთ

რეზონანსი

იძულებითი რხევების ამპლიტუდის მკვეთრი ზრდა, როდესაც შემაშფოთებელი ძალის ციკლური სიხშირე უახლოვდება რხევების ბუნებრივ სიხშირეს, ე.წ. რეზონანსი.

ამპლიტუდის მატება მხოლოდ რეზონანსის შედეგია და მიზეზი არის გარეგანი (ამაღელვებელი) სიხშირის დამთხვევა რხევითი სისტემის შიდა (ბუნებრივ) სიხშირესთან.

თვითრხევები.

არის სისტემები, რომლებშიც დაუცველი რხევები წარმოიქმნება არა პერიოდული გარეგანი გავლენის გამო, არამედ ასეთი სისტემების უნარის შედეგად, არეგულირებს ენერგიის მიწოდებას მუდმივი წყაროდან. ასეთ სისტემებს ე.წ თვითრხევადი, და დაუცველი რხევების პროცესი ასეთ სისტემებში არის თვითრხევები.

ნახ. ნახაზი 1.10.1 გვიჩვენებს თვითრხევადი სისტემის დიაგრამას. თვითრხევადი სისტემაში შეიძლება განვასხვავოთ სამი დამახასიათებელი ელემენტი: ოსცილატორული სისტემა, ენერგიის წყაროდა სარქველი- მოწყობილობა, რომელიც ასრულებს უკუკავშირირხევის სისტემასა და ენერგიის წყაროს შორის.

უკუკავშირი ჰქვია დადებითი, თუ ენერგიის წყარო დადებით სამუშაოს გამოიმუშავებს, ე.ი. გადასცემს ენერგიას რხევის სისტემაში. ამ შემთხვევაში, იმ პერიოდის განმავლობაში, როდესაც გარე ძალა მოქმედებს რხევის სისტემაზე, ძალის მიმართულება და რხევითი სისტემის სიჩქარის მიმართულება ემთხვევა, რის შედეგადაც სისტემაში წარმოიქმნება დაუცველი რხევები. თუ ძალისა და სიჩქარის მიმართულებები საპირისპიროა, მაშინ უარყოფითი გამოხმაურება, რომელიც მხოლოდ აძლიერებს რხევების აორთქლებას.

მექანიკური თვითრხევადი სისტემის მაგალითია საათის მექანიზმი (ნახ. 1.10.2). დახრილი კბილებით მოძრავი ბორბალი მყარად არის მიმაგრებული დაკბილულ ბარაბანზე, რომლის მეშვეობითაც ისვრის ჯაჭვი წონით. გულსაკიდის ზედა ბოლოში არის სამაგრი (წამყვანი) მყარი მასალის ორი ფირფიტით, მოხრილი წრიული რკალის გასწვრივ ცენტრით ქანქარის ღერძზე. ხელის საათებში წონას ცვლის ზამბარით, ხოლო ქანქარას ცვლის ბალანსერი – ხელის ბორბალი, რომელიც დაკავშირებულია სპირალურ ზამბართან. ბალანსერი ასრულებს ბრუნვის ვიბრაციას თავისი ღერძის გარშემო. საათის რხევითი სისტემა არის გულსაკიდი ან ბალანსერი. ენერგიის წყაროა აწეული წონა ან ჭრილობის ზამბარა. მოწყობილობა, რომლითაც უზრუნველყოფილია უკუკავშირი - სარქველი - არის სამაგრი, რომელიც საშუალებას აძლევს მოძრავ ბორბალს ერთი კბილი შემობრუნოს ერთ ნახევარ ციკლში. უკუკავშირი უზრუნველყოფილია წამყვანის ბორბალთან ურთიერთქმედებით. ქანქარის ყოველი რხევისას, მოძრავი ბორბლის კბილი უბიძგებს წამყვან ჩანგლს ქანქარის მოძრაობის მიმართულებით, გადასცემს მას ენერგიის გარკვეულ ნაწილს, რაც ანაზღაურებს ენერგიის დანაკარგებს ხახუნის გამო. ამრიგად, წონის (ან დაგრეხილი ზამბარის) პოტენციური ენერგია თანდათანობით, ცალკეულ ნაწილებში, გადადის ქანქარზე.

მექანიკური თვითრხევადი სისტემები ფართოდ არის გავრცელებული ჩვენს ირგვლივ და ტექნოლოგიაში. თვითრხევები ხდება ორთქლის ძრავებში, შიგაწვის ძრავებში, ელექტრო ზარებში, მშვილდი მუსიკალური ინსტრუმენტების სიმებს, ჩასაბერი ინსტრუმენტების მილებში ჰაერის სვეტებში, საუბრისას ან სიმღერის დროს ვოკალურ სიმებში და ა.შ.

მექანიკური ვიბრაციები.

1. რხევითი მოძრაობა. რხევების წარმოქმნის პირობები. რხევითი მოძრაობის პარამეტრები. ჰარმონიული ვიბრაციები.

2. ზამბარზე დატვირთვის რხევები.

3. მათემატიკური ქანქარა. ჰაიგენსის ფორმულა.

4. ფიზიკური ქანქარა. ფიზიკური ქანქარის თავისუფალი რხევების პერიოდი.

5. ენერგიის ტრანსფორმაცია ჰარმონიულ ვიბრაციაში.

6. ჰარმონიული რხევების მიმატება ერთი სწორი ხაზის გასწვრივ და ორი ურთიერთ პერპენდიკულარული მიმართულებით. Lissajous ფიგურები.

7. დამსხვრეული მექანიკური ვიბრაციები. განტოლება დამსხვრეული რხევებისა და მისი ამოხსნისათვის.

8. დამპალი რხევების მახასიათებლები: დემპირების კოეფიციენტი, მოდუნების დრო, ლოგარითმული დემპინგის კლება, ხარისხის ფაქტორი.

9. იძულებითი მექანიკური ვიბრაციები. რეზონანსი.

10. თვითრხევები. თვითრხევადი სისტემების მაგალითები.

ელექტრული ვიბრაციები. ალტერნატიული დენი.

1. ელექტრული ვიბრაციები. ოსცილატორული წრე. ტომსონის ფორმულა.

2. ალტერნატიული ელექტრო დენი. ჩარჩო, რომელიც ბრუნავს მაგნიტურ ველში. ალტერნატორი.

3. ტრანსფორმატორები.

4. DC ელექტრო მანქანები.

5. რეზისტორი AC წრეში. ემფ-ის, ძაბვის და დენის ეფექტური მნიშვნელობა.

6. კონდენსატორი AC წრეში.

7. ინდუქტორი ალტერნატიული დენის წრედში.

8. იძულებითი რხევები ცვლადი დენის წრედში. ძაბვების და დენების რეზონანსი.

9. ომის კანონი ალტერნატიული დენის წრედისთვის.

10. ცვლადი დენის წრედში გამოთავისუფლებული სიმძლავრე.

ტალღები.

1. მექანიკური ტალღები. ტალღების სახეები და მათი მახასიათებლები.

2. მოგზაური ტალღის განტოლება. თვითმფრინავი და სფერული ტალღები.

3. ტალღების ჩარევა. მინიმალური და მაქსიმალური ჩარევის პირობები.

4. ტალღის დიფრაქცია.

5. ჰაიგენსის პრინციპი. მექანიკური ტალღების არეკვლისა და გარდატეხის კანონები.

6. მდგარი ტალღა. მუდმივი ტალღის განტოლება. მდგარი ტალღის გამოჩენა. რხევების ბუნებრივი სიხშირეები.

7. ხმის ტალღები. ხმის სიჩქარე.

8. სხეულების მოძრაობა ბგერის სიჩქარეზე მეტი სიჩქარით.

9. დოპლერის ეფექტი აკუსტიკაში.

10. ელექტრომაგნიტური ტალღები. ელექტრომაგნიტური ტალღების პროგნოზირება და აღმოჩენა. მაქსველის განტოლებების ფიზიკური მნიშვნელობა. ჰერცის ექსპერიმენტები. ელექტრომაგნიტური ტალღების თვისებები. ელექტრომაგნიტური ტალღის მასშტაბი.

11. ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოსხივება. ენერგიის გადაცემა ელექტრომაგნიტური ტალღით. უმოვ-პოინტინგის ვექტორი.

კითხვები ტესტირებისთვის მე-11 კლასში. კითხვები დასკვნითი გამოცდისთვის.

ტესტირების კითხვები განყოფილებაში "მაგნეტიზმი".

1.მაგნიტური ფენომენები ეხება ნებისმიერ ბუნებრივ მოვლენას, რომელიც დაკავშირებულია მაგნიტური ველების არსებობასთან (როგორც სტატიკური, ისე ტალღების) არსებობასთან და არ აქვს მნიშვნელობა სად, სივრცეში, მყარ კრისტალებში თუ ტექნოლოგიაში. მაგნიტური ფენომენები არ ჩნდება მაგნიტური ველების არარსებობის შემთხვევაში.

მაგნიტური ფენომენის რამდენიმე მაგალითი:

მაგნიტების ერთმანეთზე მიზიდულობა, გენერატორებში ელექტრული დენის წარმოქმნა, ტრანსფორმატორის მუშაობა, ჩრდილოეთის ნათება, ატომური წყალბადის რადიო გამოსხივება ტალღის სიგრძეზე 21 სმ, დატრიალებული ტალღები, დაწნული სათვალეები და ა.შ.

ელექტრულ წრეს, რომელიც შედგება ინდუქტორისა და კონდენსატორისგან (იხ. ფიგურა) ეწოდება რხევითი წრე. ამ წრეში შეიძლება მოხდეს თავისებური ელექტრული რხევები. მოდით, მაგალითად, დროის საწყის მომენტში დავამუხტოთ კონდენსატორის ფირფიტები დადებითი და უარყოფითი მუხტებით და შემდეგ მივცეთ მუხტების გადაადგილება. თუ სპირალი აკლდა, კონდენსატორი იწყებდა განმუხტვას, ელექტრული დენი გამოჩნდებოდა წრეში მცირე ხნით და მუხტები გაქრებოდა. აქ ხდება შემდეგი. ჯერ თვითინდუქციის წყალობით კოჭა ხელს უშლის დენის გაზრდას, შემდეგ კი, როდესაც დენი იწყებს კლებას, ხელს უშლის მის შემცირებას, ე.ი. მხარს უჭერს მიმდინარეობას. შედეგად, თვითინდუქციური EMF მუხტავს კონდენსატორს საპირისპირო პოლარობით: ფირფიტა, რომელიც თავდაპირველად დადებითად იყო დამუხტული, იძენს უარყოფით მუხტს, მეორე - დადებითს. თუ არ არის ელექტრული ენერგიის დაკარგვა (სქემის ელემენტების დაბალი წინააღმდეგობის შემთხვევაში), მაშინ ამ მუხტების მნიშვნელობა იგივე იქნება, რაც კონდენსატორის ფირფიტების საწყისი მუხტების მნიშვნელობას. სამომავლოდ, გადასახადების გადატანის პროცესი განმეორდება. ამრიგად, წრეში მუხტების მოძრაობა რხევითი პროცესია.

ელექტრომაგნიტური რხევებისადმი მიძღვნილი USE ამოცანების გადასაჭრელად, თქვენ უნდა გახსოვდეთ რამდენიმე ფაქტი და ფორმულა რხევის წრესთან დაკავშირებით. პირველ რიგში, თქვენ უნდა იცოდეთ წრედში რხევის პერიოდის ფორმულა. მეორეც, შეეძლოს ენერგიის შენარჩუნების კანონის გამოყენება რხევის წრედზე. და ბოლოს (მიუხედავად იმისა, რომ ასეთი ამოცანები იშვიათია), შეგიძლიათ დროულად გამოიყენოთ დენის დამოკიდებულება კოჭის მეშვეობით და ძაბვა კონდენსატორზე

რხევის წრეში ელექტრომაგნიტური რხევების პერიოდი განისაზღვრება მიმართებით:

სადაც და არის მუხტი კონდენსატორზე და დენი კოჭში დროის ამ მომენტში, და არის კონდენსატორის ტევადობა და კოჭის ინდუქციურობა. თუ მიკროსქემის ელემენტების ელექტრული წინააღმდეგობა მცირეა, მაშინ წრედის ელექტრული ენერგია (24.2) პრაქტიკულად უცვლელი რჩება, მიუხედავად იმისა, რომ კონდენსატორის მუხტი და კოჭში დენი დროთა განმავლობაში იცვლება. ფორმულიდან (24.4) გამომდინარეობს, რომ წრეში ელექტრული რხევების დროს ხდება ენერგიის გარდაქმნები: დროის იმ მომენტებში, როდესაც კოჭში დენი ნულის ტოლია, წრედის მთელი ენერგია მცირდება კონდენსატორის ენერგიამდე. იმ მომენტებში, როდესაც კონდენსატორის მუხტი ნულის ტოლია, წრედის ენერგია მცირდება კოჭის მაგნიტური ველის ენერგიამდე. ცხადია, დროის ამ მომენტებში, კონდენსატორის მუხტი ან დენი ხვეულში აღწევს მაქსიმალურ (ამპლიტუდის) მნიშვნელობებს.

წრეში ელექტრომაგნიტური რხევების დროს კონდენსატორის მუხტი იცვლება დროთა განმავლობაში ჰარმონიული კანონის მიხედვით:

სტანდარტი ნებისმიერი ჰარმონიული ვიბრაციისთვის. ვინაიდან კოჭში დენი არის კონდენსატორის დამუხტვის წარმოებული დროის მიმართ, ფორმულიდან (24.4) შეგვიძლია ვიპოვოთ კოჭში დენის დამოკიდებულება დროზე.

ფიზიკაში ერთიან სახელმწიფო გამოცდაში ხშირად შემოთავაზებულია პრობლემები ელექტრომაგნიტურ ტალღებზე. ამ პრობლემების გადასაჭრელად საჭირო მინიმალური ცოდნა მოიცავს ელექტრომაგნიტური ტალღის ძირითადი თვისებების გააზრებას და ელექტრომაგნიტური ტალღის მასშტაბის ცოდნას. მოკლედ ჩამოვაყალიბოთ ეს ფაქტები და პრინციპები.

ელექტრომაგნიტური ველის კანონების მიხედვით, ალტერნატიული მაგნიტური ველი წარმოქმნის ელექტრულ ველს, ხოლო ალტერნატიული ელექტრული ველი წარმოქმნის მაგნიტურ ველს. ამიტომ, თუ ერთ-ერთი ველი (მაგალითად, ელექტრული) იწყებს ცვლილებას, წარმოიქმნება მეორე ველი (მაგნიტური), რომელიც შემდეგ კვლავ წარმოქმნის პირველს (ელექტრო), შემდეგ ისევ მეორეს (მაგნიტურს) და ა.შ. ელექტრული და მაგნიტური ველების ერთმანეთში გადაქცევის პროცესს, რომელსაც შეუძლია სივრცეში გავრცელება, ელექტრომაგნიტური ტალღა ეწოდება. გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ მიმართულებები, რომლებშიც ელექტრული და მაგნიტური ველის სიძლიერის ვექტორები ირხევა ელექტრომაგნიტურ ტალღაში, პერპენდიკულარულია მისი გავრცელების მიმართულებაზე. ეს ნიშნავს, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღები განივია. მაქსველის ელექტრომაგნიტური ველის თეორია ამტკიცებს, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღა წარმოიქმნება (გამოსხივდება) ელექტრული მუხტებით, როდესაც ისინი მოძრაობენ აჩქარებით. კერძოდ, ელექტრომაგნიტური ტალღის წყარო არის რხევითი წრე.

ელექტრომაგნიტური ტალღის სიგრძე, მისი სიხშირე (ან პერიოდი) და გავრცელების სიჩქარე დაკავშირებულია კავშირით, რომელიც მოქმედებს ნებისმიერი ტალღისთვის (იხ. ასევე ფორმულა (11.6)):

ვაკუუმში ელექტრომაგნიტური ტალღები სიჩქარით ვრცელდება = 3 10 8 მ/წმ, გარემოში ელექტრომაგნიტური ტალღების სიჩქარე ნაკლებია, ვიდრე ვაკუუმში და ეს სიჩქარე დამოკიდებულია ტალღის სიხშირეზე. ამ მოვლენას ტალღის დისპერსიას უწოდებენ. ელექტრომაგნიტურ ტალღას აქვს ელასტიურ გარემოში გავრცელების ტალღების ყველა თვისება: ჩარევა, დიფრაქცია და მასზე მოქმედებს ჰაიგენსის პრინციპი. ერთადერთი, რაც განასხვავებს ელექტრომაგნიტურ ტალღას, არის ის, რომ მას არ სჭირდება საშუალო გავრცელება - ელექტრომაგნიტურ ტალღას შეუძლია გავრცელდეს ვაკუუმში.

ბუნებაში, ელექტრომაგნიტური ტალღები შეინიშნება სიხშირეებით, რომლებიც მნიშვნელოვნად განსხვავდება ერთმანეთისგან და, შესაბამისად, აქვთ მნიშვნელოვნად განსხვავებული თვისებები (მიუხედავად ერთი და იგივე ფიზიკური ბუნების). ელექტრომაგნიტური ტალღების თვისებების კლასიფიკაციას მათი სიხშირის (ან ტალღის სიგრძის) მიხედვით ეწოდება ელექტრომაგნიტური ტალღის მასშტაბი. მოდით, მოკლედ მიმოვიხილოთ ეს მასშტაბი.

ელექტრომაგნიტურ ტალღებს 10 5 ჰც-ზე ნაკლები სიხშირით (ანუ ტალღის სიგრძე რამდენიმე კილომეტრზე მეტი) ეწოდება დაბალი სიხშირის ელექტრომაგნიტურ ტალღებს. საყოფაცხოვრებო ელექტრო მოწყობილობების უმეტესობა ასხივებს ტალღებს ამ დიაპაზონში.

ტალღებს, რომელთა სიხშირეა 10 5-დან 10 12 ჰც-მდე, რადიოტალღებს უწოდებენ. ეს ტალღები შეესაბამება ტალღის სიგრძეს ვაკუუმში რამდენიმე კილომეტრიდან რამდენიმე მილიმეტრამდე. ეს ტალღები გამოიყენება რადიო კომუნიკაციებისთვის, ტელევიზიისთვის, რადარებისთვის და მობილური ტელეფონებისთვის. ასეთი ტალღების გამოსხივების წყაროა ელექტრომაგნიტურ ველებში მოძრავი დამუხტული ნაწილაკები. რადიოტალღებს ასევე ასხივებენ ლითონის თავისუფალი ელექტრონები, რომლებიც რხევავენ რხევის წრეში.

ელექტრომაგნიტური ტალღის მასშტაბის რეგიონს, რომლის სიხშირეები დევს 10 12 - 4.3 10 14 ჰც (და ტალღის სიგრძე რამდენიმე მილიმეტრიდან 760 ნმ) დიაპაზონში, ინფრაწითელ გამოსხივებას (ან ინფრაწითელ სხივებს) უწოდებენ. ასეთი გამოსხივების წყარო გახურებული ნივთიერების მოლეკულებია. ადამიანი ასხივებს ინფრაწითელ ტალღებს 5-10 მიკრონი ტალღის სიგრძით.

ელექტრომაგნიტური გამოსხივება სიხშირის დიაპაზონში 4.3 10 14 - 7.7 10 14 ჰც (ან ტალღის სიგრძე 760 - 390 ნმ) ადამიანის თვალით აღიქმება როგორც სინათლე და მას ხილულ სინათლეს უწოდებენ. ამ დიაპაზონში სხვადასხვა სიხშირის ტალღები თვალით აღიქმება სხვადასხვა ფერის მქონედ. უმცირესი სიხშირის მქონე ტალღა ხილულ დიაპაზონში 4.3 10 14 აღიქმება წითლად, ხოლო უმაღლესი სიხშირე ხილულ დიაპაზონში 7.7 10 14 ჰც აღიქმება იისფერად. ხილული სინათლე გამოიყოფა ელექტრონების გადასვლისას ატომებში, მყარი მოლეკულების გაცხელება 1000 °C ან მეტ ტემპერატურაზე.

ტალღებს, რომელთა სიხშირეა 7,7 10 14 - 10 17 ჰც (ტალღის სიგრძე 390-დან 1 ნმ-მდე) ჩვეულებრივ ულტრაიისფერ გამოსხივებას უწოდებენ. ულტრაიისფერ გამოსხივებას აქვს გამოხატული ბიოლოგიური ეფექტი: მას შეუძლია მოკლას მრავალი მიკროორგანიზმი, შეიძლება გამოიწვიოს ადამიანის კანის პიგმენტაციის გაზრდა (გარუჯვა) და გადაჭარბებული დასხივებით ზოგიერთ შემთხვევაში შეიძლება ხელი შეუწყოს ონკოლოგიური დაავადებების განვითარებას (კანის კიბო). ულტრაიისფერი სხივები შეიცავს მზის რადიაციას და იქმნება ლაბორატორიებში სპეციალური გაზგამშვები (კვარცის) ნათურებით.

ულტრაიისფერი გამოსხივების რეგიონის უკან დგას რენტგენის სხივების რეგიონი (სიხშირე 10 17 - 10 19 ჰც, ტალღის სიგრძე 1-დან 0,01 ნმ-მდე). ეს ტალღები გამოიყოფა, როდესაც დამუხტული ნაწილაკები, რომლებიც აჩქარებულია 1000 V ან მეტი ძაბვით, მატერიაში შენელდება. მათ აქვთ უნარი გაიარონ ნივთიერებების სქელი ფენები, რომლებიც გაუმჭვირვალეა ხილული სინათლის ან ულტრაიისფერი გამოსხივების მიმართ. ამ თვისებიდან გამომდინარე, რენტგენი ფართოდ გამოიყენება მედიცინაში ძვლის მოტეხილობებისა და რიგი დაავადებების დიაგნოსტიკისთვის. რენტგენი საზიანო გავლენას ახდენს ბიოლოგიურ ქსოვილზე. ამ თვისების წყალობით, ისინი შეიძლება გამოყენებულ იქნას კიბოს სამკურნალოდ, თუმცა გადაჭარბებული დასხივებით ისინი სასიკვდილოა ადამიანისთვის, რაც იწვევს ორგანიზმში რიგ დარღვევებს. მათი ძალიან მოკლე ტალღის სიგრძის გამო, რენტგენის სხივების ტალღური თვისებები (ინტერფერენცია და დიფრაქცია) შეიძლება გამოვლინდეს მხოლოდ ატომებთან ზომით შედარებულ სტრუქტურებზე.

გამა გამოსხივებას (-გამოსხივებას) უწოდებენ ელექტრომაგნიტურ ტალღებს 10-20 ჰც-ზე მეტი სიხშირით (ან ტალღის სიგრძე 0,01 ნმ-ზე ნაკლები). ასეთი ტალღები წარმოიქმნება ბირთვულ პროცესებში. რადიაციის განსაკუთრებული თვისებაა მისი გამოხატული კორპუსკულური თვისებები (ანუ ეს გამოსხივება იქცევა ნაწილაკების ნაკადად). ამიტომ, რადიაციაზე ხშირად საუბრობენ, როგორც ნაწილაკების ნაკადად.

IN პრობლემა 24.1.1გაზომვის ერთეულებს შორის კორესპონდენციის დასამყარებლად ვიყენებთ ფორმულას (24.1), საიდანაც გამომდინარეობს, რომ რხევის პერიოდი წრედში 1 F კონდენსატორით და ინდუქციით 1 H უდრის წამს (პასუხი 1 ).

მოცემული გრაფიკიდან პრობლემა 24.1.2, დავასკვნათ, რომ ელექტრომაგნიტური რხევების პერიოდი წრედში არის 4 ms (პასუხი 3 ).

ფორმულის გამოყენებით (24.1) ვპოულობთ რხევების პერიოდს მოცემულ წრეში პრობლემა 24.1.3:
(პასუხი 4 ). გაითვალისწინეთ, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღის მასშტაბის მიხედვით, ასეთი წრე ასხივებს გრძელტალღოვან რადიოტალღებს.

რხევის პერიოდი არის ერთი სრული რხევის დრო. ეს ნიშნავს, რომ თუ დროის საწყის მომენტში კონდენსატორი დამუხტულია მაქსიმალური დატენვით ( პრობლემა 24.1.4), შემდეგ ნახევარი პერიოდის შემდეგ კონდენსატორიც დაიმუხტება მაქსიმალური დამუხტვით, მაგრამ საპირისპირო პოლარობით (თეფში, რომელიც თავდაპირველად დადებითად იყო დამუხტული, უარყოფითად დაიმუხტება). ხოლო წრედში მაქსიმალური დენი მიიღწევა ამ ორ მომენტს შორის, ე.ი. პერიოდის მეოთხედის შემდეგ (პასუხი 2 ).

თუ კოჭის ინდუქციურობას ოთხჯერ გაზრდით ( პრობლემა 24.1.5), შემდეგ ფორმულის მიხედვით (24.1) წრეში რხევების პერიოდი გაორმაგდება, ხოლო სიხშირე შემცირდება ნახევარით (პასუხი 2 ).

ფორმულის მიხედვით (24.1), როდესაც კონდენსატორის სიმძლავრე ოთხჯერ იზრდება ( პრობლემა 24.1.6) წრედში რხევის პერიოდი ორმაგდება (პასუხი 1 ).

როდესაც გასაღები დახურულია ( პრობლემა 24.1.7) წრედში ერთი კონდენსატორის ნაცვლად იმუშავებს პარალელურად დაკავშირებული ორი იდენტური კონდენსატორი (იხ. სურათი). და ვინაიდან კონდენსატორების პარალელურად შეერთებისას მათი ტევადობა ემატება, გადამრთველის დახურვა იწვევს მიკროსქემის ტევადობის გაორმაგებას. ამრიგად, ფორმულიდან (24.1) დავასკვნათ, რომ რხევის პერიოდი იზრდება (პასუხი) კოეფიციენტით 3 ).

დაე, კონდენსატორზე მუხტი მერყეობდეს ციკლური სიხშირით ( პრობლემა 24.1.8). შემდეგ, (24.3)-(24.5) ფორმულების მიხედვით, კოჭში დენი იგივე სიხშირით ირხევა. ეს ნიშნავს, რომ დენის დამოკიდებულება დროზე შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც . აქედან ვხვდებით კოჭის მაგნიტური ველის ენერგიის დამოკიდებულებას დროზე

ამ ფორმულიდან გამომდინარეობს, რომ ხვეულში მაგნიტური ველის ენერგია რხევა ორმაგი სიხშირით და, შესაბამისად, პერიოდით ნახევარი ხანგრძლივობით, ვიდრე მუხტისა და დენის რხევის პერიოდი (პასუხი 1 ).

IN პრობლემა 24.1.9ჩვენ ვიყენებთ ენერგიის შენარჩუნების კანონს რხევის წრედისთვის. ფორმულიდან (24.2) გამომდინარეობს, რომ კონდენსატორზე ძაბვის ამპლიტუდის მნიშვნელობებისთვის და კოჭში არსებული დენისთვის, კავშირი მოქმედებს

სად და არის კონდენსატორის მუხტის ამპლიტუდის მნიშვნელობები და დენი კოჭში. ამ ფორმულიდან, წრედში რხევის პერიოდისთვის მიმართების (24.1) გამოყენებით, ვპოულობთ დენის ამპლიტუდის მნიშვნელობას.

პასუხი 3 .

რადიოტალღები არის ელექტრომაგნიტური ტალღები გარკვეული სიხშირით. მაშასადამე, ვაკუუმში მათი გავრცელების სიჩქარე უდრის ნებისმიერი ელექტრომაგნიტური ტალღების და, კერძოდ, რენტგენის სხივების გავრცელების სიჩქარეს. ეს სიჩქარე სინათლის სიჩქარეა ( პრობლემა 24.2.1- უპასუხე 1 ).

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, დამუხტული ნაწილაკები ასხივებენ ელექტრომაგნიტურ ტალღებს აჩქარებით მოძრაობისას. მაშასადამე, ტალღა არ გამოიყოფა მხოლოდ ერთგვაროვანი და მართკუთხა მოძრაობით ( პრობლემა 24.2.2- უპასუხე 1 ).

ელექტრომაგნიტური ტალღა არის ელექტრული და მაგნიტური ველი, რომელიც იცვლება სივრცეში და დროში განსაკუთრებული გზით და მხარს უჭერს ერთმანეთს. ამიტომ სწორი პასუხია პრობლემა 24.2.3 - 2 .

რა არის მოცემული პირობით ამოცანები 24.2.4გრაფიკი აჩვენებს, რომ ამ ტალღის პერიოდი არის - = 4 μs. ამრიგად, ფორმულიდან (24.6) ვიღებთ m (პასუხი 1 ).

IN პრობლემა 24.2.5ფორმულის (24.6) გამოყენებით ვპოულობთ

(პასუხი 4 ).

რხევითი წრე დაკავშირებულია ელექტრომაგნიტური ტალღის მიმღების ანტენასთან. ტალღის ელექტრული ველი მოქმედებს წრედის თავისუფალ ელექტრონებზე და იწვევს მათ რხევას. თუ ტალღის სიხშირე ემთხვევა ელექტრომაგნიტური რხევების ბუნებრივ სიხშირეს, წრეში რხევების ამპლიტუდა იზრდება (რეზონანსი) და შეიძლება ჩაიწეროს. ამიტომ, ელექტრომაგნიტური ტალღის მისაღებად, წრეში ბუნებრივი რხევების სიხშირე უნდა იყოს ამ ტალღის სიხშირესთან ახლოს (ჩართვა უნდა იყოს მორგებული ტალღის სიხშირეზე). ამიტომ, თუ წრეს სჭირდება ხელახლა კონფიგურაცია 100 მ ტალღიდან 25 მ ტალღამდე ( პრობლემა 24.2.6), ელექტრომაგნიტური რხევების ბუნებრივი სიხშირე წრედში უნდა გაიზარდოს 4-ჯერ. ამისათვის, ფორმულების მიხედვით (24.1), (24.4), კონდენსატორის ტევადობა უნდა შემცირდეს 16-ჯერ (პასუხი 4 ).

ელექტრომაგნიტური ტალღების მასშტაბის მიხედვით (იხ. ამ თავის შესავალი), მდგომარეობაში მითითებული მაქსიმალური სიგრძე ამოცანები 24.2.7რადიოს გადამცემის ანტენიდან გამოსხივებას აქვს ელექტრომაგნიტური ტალღები (პასუხი 4 ).

მათ შორის ჩამოთვლილთა შორის პრობლემა 24.2.8ელექტრომაგნიტურ ტალღებს, რენტგენის გამოსხივებას აქვს მაქსიმალური სიხშირე (პასუხი 2 ).

ელექტრომაგნიტური ტალღა განივია. ეს ნიშნავს, რომ ელექტრული ველის სიძლიერის და მაგნიტური ველის ინდუქციის ვექტორები ტალღაში ნებისმიერ დროს მიმართულია ტალღის გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულურად. ამიტომ, როდესაც ტალღა ვრცელდება ღერძის მიმართულებით ( პრობლემა 24.2.9), ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორი მიმართულია ამ ღერძის პერპენდიკულურად. ამიტომ, მისი პროექცია ღერძზე აუცილებლად ნულის ტოლია = 0 (პასუხი 3 ).

ელექტრომაგნიტური ტალღის გავრცელების სიჩქარე თითოეული საშუალების ინდივიდუალური მახასიათებელია. ამიტომ, როდესაც ელექტრომაგნიტური ტალღა გადადის ერთი საშუალოდან მეორეზე (ან ვაკუუმიდან საშუალოზე), ელექტრომაგნიტური ტალღის სიჩქარე იცვლება. რა შეგვიძლია ვთქვათ ფორმულაში (24.6) შეტანილ დანარჩენ ორ ტალღურ პარამეტრზე - ტალღის სიგრძე და სიხშირე. შეიცვლება თუ არა ისინი, როდესაც ტალღა გადადის ერთი საშუალოდან მეორეზე ( პრობლემა 24.2.10)? ცხადია, ტალღის სიხშირე არ იცვლება ერთი საშუალოდან მეორეზე გადასვლისას. მართლაც, ტალღა არის რხევითი პროცესი, რომლის დროსაც მონაცვლეობითი ელექტრომაგნიტური ველი ერთ გარემოში ქმნის და ინარჩუნებს ველს სხვა გარემოში სწორედ ამ ცვლილებების გამო. ამიტომ, ამ პერიოდული პროცესების პერიოდები (და შესაბამისად სიხშირეები) ერთსა და მეორე გარემოში უნდა ემთხვეოდეს (პასუხი 3 ). და რადგან ტალღის სიჩქარე სხვადასხვა მედიაში განსხვავებულია, ზემოაღნიშნული მსჯელობიდან და ფორმულიდან (24.6) გამომდინარეობს, რომ ტალღის სიგრძე იცვლება ერთი საშუალოდან მეორეზე გადასვლისას.