Электромагнитные и механические аналогии.
Процессы в колебательном контуре станут понятнее учащимся при рассмотрении преобразований энергий, которые происходят при колебаниях, используя таблицу 2.
Время |
Колебательный контур |
Пружинный маятник |
|
На конденсаторе находится заряд q0; энергия электрического поля Wэ максимальна. Энергия магнитного поля Wм равна нулю ; |
Смешение X0 тела от положения равновесия — наибольшее; его потенциальная энергия Wп максимальна, кинетическая Wк равна нулю ; |
|
При замыкании цепи конденсатор начинает разряжаться через катушку: возникает ток и связанное с ним магнитное поле. Вследствие самоиндукции сила тока нарастает постепенно; энергия электрического поля преобразуется в энергию магнитного поля
|
Тело приходит в движение, его скорость возрастает постепенно. Потенциальная энергия преобразуется в кинетическую
|
|
Конденсатор разрядился, сила тока I0 максимальна, энергия электрического поля равна нулю, энергия магнитного поля максимальна Wэ=0; |
При прохождении положения равновесия скорость v0, тела и его кинетическая энергия максимальны, потенциальная энергия равна нулю Wп=0; |
|
Вследствие самоиндукции сила тока уменьшается постепенно; на конденсаторе начинает накапливаться заряд и
|
Тело, достигнув положения равновесия, продолжает движение по инерции с постепенно уменьшающейся скоростью и
|
|
Конденсатор перезарядился; сила тока в цепи равна нулю ; Wм=0 |
Пружина максимально растянута: скорость тела равна нулю ; Wk=0 |
|
Разрядка конденсатора возобновляется; ток течет в противоположном направлении; сила тока постепенно возрастает
|
Тело начинает движение в противоположном направлении с постепенно увеличивающейся скоростью
|
|
Конденсатор полностью разрядился; сила тока I0 в цепи максимальна Wэ=0; |
Тело проходит положение равновесия, его скорость максимальна Wп=0; |
|
Вследствие самоиндукции ток продолжает течь в том же направлении, конденсатор начинает заряжаться |
По инерции тело движется к крайнему положению
|
|
Конденсатор снова заряжен, ток в цепи отсутствует, состояние контура аналогично первоначальному ; Wм=0 |
Смещение тела максимально, его скорость равна нулю и состояние аналогично первоначальному ; Wk=0 |