|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Колебательный контур | Колебательный контур (далее К) электрическая цепь, содержащая катушку индуктивности и конденсатор, в которой могут возбуждаться электрические колебания. Если в некоторый момент времени зарядить конденсатор до напряжения 0, то энергия, сосредоточенная в электрическом поле конденсатора, равна Ес =  , где С - емкость конденсатора. При разрядке конденсатора в катушке потечет ток , который будет возрастать до тех пор, пока конденсатор полностью не разрядится. В этот момент электрическая энергия К Ec = 0, а сосредоточенная в катушке, EL= , где L - индуктивность катушки, 0 - максимальное значение тока. Затем ток в катушке начинает падать, а напряжение на конденсаторе возрастать по абсолютной величине, но с противоположным знаком. Спустя некоторое время ток через индуктивность прекратится, а конденсатор зарядится до напряжения - 0. Энергия К вновь сосредоточится в заряженном конденсаторе. Далее процесс повторяется, но с противоположным направлением тока. Напряжение на обкладках конденсатора меняется по закону = 0 cos w0t, а ток в катушке индуктивности = 0 sin w0t, т. е. в К возбуждаются собственные гармонические колебания напряжения и тока с частотой w0 = 2 p/T0, где T0 - период собственных колебаний, равный T0 = 2p . В К дважды за период происходит перекачка энергии из электрического поля конденсатора в поле катушки индуктивности и обратно.
В реальных К, однако, часть энергии теряется. Она тратится на нагрев проводов катушки, обладающих активным сопротивлением, на излучение электромагнитных волн в окружающее пространство и потери в диэлектриках (см. Диэлектрические потери), что приводит к затуханию колебаний. Амплитуда колебаний постепенно уменьшается, так что напряжение на обкладках конденсатора меняется уже по закону: =0e-dtcoswt, где коэффициент d = R/2L - показатель (коэффициент) затухания, а w =  - частота затухающих колебаний. Т. о., потери приводят к изменению не только амплитуды колебаний, но и их периода Т = 2 p/w. Качество К обычно характеризуют его добротностью  . Величина Q определяет число колебаний, которое совершит К после однократной зарядки его конденсатора, прежде чем амплитуда колебаний уменьшится в е раз (е - основание натуральных логарифмов).
Если включить в К генератор с переменной эдс: = 0 cosWt (), то в К возникнет сложное колебание, являющееся суммой его собственных колебаний с частотой w0 и вынужденных с частотой . Через некоторое время после включения генератора собственные колебания в контуре затухнут и останутся только вынужденные. Амплитуда этих стационарных вынужденных колебаний определяется соотношением
 , т. е. зависит не только от амплитуды внешней эдс 0, но и от ее частоты . Зависимость амплитуды колебаний в К
от частоты внешней эдс называется резонансной характеристикой контура. Резкое увеличение амплитуды имеет место при значениях , близких к собственной частоте w 0 К При = w0 амплитуда колебаний makc в Q раз превышает амплитуду внешней эдс . Т. к. обычно 10 < Q < 100, то К позволяет выделить из множества колебаний те, частоты которых близки к w 0. Именно это свойство (избирательность) К используется на практике. Область (полоса) частот DW вблизи w 0, в пределах которой амплитуда колебаний в К меняется мало, зависит от его добротности Q. Численно Q равно отношению частоты w0 собственных колебаний к ширине полосы частот DW.
Для повышения избирательности К необходимо увеличивать Q. Однако рост добротности сопровождается увеличением времени установления колебаний в К Изменения амплитуды колебаний в контуре с высокой добротностью не успевают следовать за быстрыми изменениями амплитуды внешней эдс. Требование высокой избирательности К противоречит требованию передачи быстро изменяющихся сигналов. Поэтому, например, в усилителях телевизионных сигналов искусственно снижают добротность К Часто используются схемы с двумя или несколькими связанными между собой К Такие системы при правильно подобранных связях обладают почти прямоугольной резонансной кривой (пунктир).
Кроме описанных линейных К с постоянными L и С, применяются нелинейные К, параметры которых L или С зависят от амплитуды колебаний. Например, если в катушку индуктивности К вставлен сердечник, то намагниченность а с ним и индуктивность L катушки меняется с изменением тока, текущего через нее. Период колебания в таком К зависит от амплитуды, поэтому резонансная кривая приобретает наклон, а при больших амплитудах становится неоднозначной (). В последнем случае имеют место скачки амплитуды при плавном изменении частоты внешней эдс. Нелинейные эффекты проявляются тем сильнее, чем меньше потери в К В К с низкой добротностью нелинейность вообще не сказывается на характере резонансной кривой.
К обычно применяются в качестве резонансной системы генераторов и усилителей в диапазоне частот от 50 кгц до 250 Мгц. На более высоких частотах роль К играют отрезки двухпроводных и коаксиальных линий, а также объемные резонаторы.
Лит.: Стрелков С. П.. Введение в теорию колебаний, М. - Л., 1951.
В. Н. Парыгин.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
