Temat: Obwód drgający Obwód elektryczny składający się z kondensatora o pojemności C i cewki o indukcyjności L, może wykonywać drgania elektryczne – obwód.

Prezentacja na temat: "Temat: Obwód drgający Obwód elektryczny składający się z kondensatora o pojemności C i cewki o indukcyjności L, może wykonywać drgania elektryczne – obwód."— Zapis prezentacji:

1 Temat: Obwód drgający Obwód elektryczny składający się z kondensatora o pojemności C i cewki o indukcyjności L, może wykonywać drgania elektryczne – obwód LC Należy najpierw naładować kondensator, a następnie zamknąć obwód.

2 Na ekranie oscylografu zaobserwujemy gasnącą sinusoidę.

3 Oscylograf – zbudowany z lampy oscylograficznej
Oscylograf – zbudowany z lampy oscylograficznej. Strumień elektronów wyrzucanych z działa elektronowego pada na ekran fluoroscencyjny i pobudza do świecenia. Po drodze elektrony przechodzą przez obszar płytek odchylających. Gdy na płytkach odchylających nie ma napięcia, elektrony padają na centralne miejsce ekranu, dając plamkę świetlną.

4 Przykładając na płytki Px stałe napięcie – odchylanie elektronów w poziomie
Py stałe napięcie– odchylenie w pionie Jeżeli do Px narastające napięcie - plamka będzie wędrować w poziomie, coraz bardziej odchylając się od pierwotnego kierunku w miarę narastania napięcia. W oscylografie mamy taki właśnie obwód elektryczny, który wytwarza narastające w czasie napięcie podawane na płytki Px. Przebieg zmian tego napięcia w czasie (kształt ostrza piły) nazywa się podstawą czasu. Napięcie powoli narasta, poczym gwałtownie spada do 0. Takie cykle zmiany napięcia się powtarzają. Okres cyklów można regulować.

5 Jeżeli podczas jednostajnego ruchu plamki w poziomie na płytki Py podamy napięcie zmieniające się sinusoidalnie, to na ekranie zaobserwujemy sinusoidę. Dlatego możemy za pomocą oscylografu badać np. drgania elektryczne obwodu LC.

6 Aby uwidocznić drgania obwodu LC – kondensator ładuje się wtedy, gdy przełącznik znajduje się w położeniu 2. Przerzucając przełącznik na 1 – w obwodzie popłynie prąd drgający. Po połączeniu zacisków oscylografu do opornika R oscylograf rejestruje na nim napięcie U. Obraz na ekranie oscylografu informuje też o I (gdyż prawo Ohma). Jeżeli oscylograf podłączymy do kondensatora, to napięcie na nim będzie nas informowało o wartości ładunku (z wz. pojemność kondensatora).

7 Dodatek – Przy użyciu oscylografa dwustrumieniowego – jednoczesne pomiary drgania natężenia prądu i ładunku, podłączając jedne zaciski do opornika, a drugie do kondensatora. Na ekranie otrzymamy gasnące sinusoidy. Jednakże interesuje nas głównie to, że I jest przesunięte w fazie w stosunku do ładunku w ten sposób, ze w chwili, gdy I jest max, Q jest = 0 i na odwrót. Przesunięcie w fazie = p/2.

8

9 1 (a) – okładki kondensatora są naładowane
1 (a) – okładki kondensatora są naładowane. Gdy zamkniemy obwód kondensator zaczyna się rozładować, czyli ładunek poprzez cewkę przepływa z jednej okładki na drugą. 2 (b) - Przepływający ładunek to prąd el., gdzie prąd płynący przez cewkę wytwarza w niej pole magnetyczne. 3 (c) – Natężenie prądu narasta, aż uzyska wartość maksymalną. Ładunki na kondensatorze są całkowicie skompensowane - kondensator chwilowo jest całkowicie rozładowany, przez cewkę płynie prąd o maksymalnym natężeniu, który wytwarza pole magnetyczne. 4 (d) – Rozpędzony prąd nie może nagle zniknąć – wiec płynie dalej w tym samym kierunku (coraz słabszy) i ładuje okładki kondensatora przeciwnym znakiem

10 Teraz okładki będą uzyskiwały odwrotne znaki.
5 (e) – W chwili, gdy pole elektryczne w kondensatorze stanie się maksymalne, zanika prąd i pole magnetyczne w cewce. Stan obwodu jest podobny do stanu 1(a) – tyle, że teraz kondensator jest naładowany przeciwnie. f, g, h – dalsze fazy oscylacji obwodu się powtarzają, ale w przeciwnym kierunku

11 Analogia między oscylacjami elektrycznymi i mechanicznymi:
x=Asinwt v=dx/dt = Awcoswt Q=Qmaxsinwt I= dQ/dt = wQmaxsinwt Wzory zgadzają się z analiza na oscylografie: sinus i cosinus są przesunięte w fazie o p/2