Характеристики затухающих электромагнитных колебаний.
Затухающие колебания в затухающем контуре
Характеристики затухающих колебаний
Затухающие механические колебания
Возникают, если на систему кроме силы упругости действует сила сопротивления. Затухающие колебания – это колебания с постепенно уменьшающейся амплитудой (не гармонические).
На систему действуют:
По 2 закону Ньютона:
Введем коэффициент затухания
| (*) |
| – дифференциальное уравнение затухающих колебаний. |
Будем искать решение этого уравнения в виде
– начальная амплитуда в момент ;
частота затухающих колебаний;
задаются начальными условиями.
Найдем и подставим в уравнение (*)
Подставим в (*), сокращая на
частота собственных колебаний;
частота затухающих колебаний.
Если бы трения не было, то r = 0 Þ .
| A0 -A0 |
| t |
| A(t)=A0×e-st |
| Tусл |
T – условный период.
1. Коэффициент затухания . Характеризует быстроту затухания колебаний.
2. Частота затухающих колебаний
3. Период затухающих колебаний
4. Декремент затухания (уменьшение) – это отношение двух соседних амплитуд.
5. Логарифмический декремент затухания (λ) – это логарифм отношения двух соседних амплитуд
6. Время релаксации – это время, за которое амплитуда убывает в «е» раз
7. За времяtсистема совершает колебаний. Количество колебаний, которое совершает система за время релаксации
8. Добротность системы – это потеря энергии в системе за период.
Если x®0, то ,
Если ®0, то
Добротность Qматематического маятника от 10 до 100, укамертона»1000, в часах (кварцевая пластина) Q=104. Добротность системы пропорциональна числу колебаний, совершаемых системой за время релаксации.
В колебательном контуре имеется C, L, R.
| L |
| C |
| R |
При протекании тока через сопротивление на нем выделяется тепло, которое можно рассчитать по закону Джоуля-Ленца.
| –дифференциальное уравнение затухающих электромагнитных колебаний. |
Решением дифференциального уравнения является выражение:
| q(t)=q0×e-dt×coswt |
| – амплитудное значение заряда. |
| q q0 -q0 |
| t |
| q0×e-st |
Вследствие этого свободная энергия с течением времени уменьшается, по закону сохранения энергии.
1. Коэффициент затухания .
2. Частота затухающих колебаний
3. Период затухающих колебаний
4. Декремент затухания – это отношение двух соседних амплитуд
5. Логарифмический декремент затухания (λ)
6. Время релаксации ;
7. Число колебаний(Nt) – это количество колебаний, которое совершает система за время релаксации
8. Добротность системы
В колебательном контуре, содержащем C, L, R возможны следующие режимы работы:
1. . Будет происходить периодическое изменение заряда на обкладках конденсатора, такой режим работы называется периодическим.
2. . Колебания заряда не происходит, частота таких колебаний называется мнимой, режим такой работы называется апериодический (сильное затухание). Смотри на рисунке кривая1.
3. . Режим работы критический. Смотри на рисунке кривая 2.
,
| t |
| q |