Страница:Радио всем 1928 г. №19.djvu/8

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


506

1Ч'Ч.Д<

Инж. А. Н. Попов.

ЭЛЕМЕНТЫ РАДИОТЕХНИКИ.

Колебательный контур.

(Продолжение.) •)

Мы разобрали основные элементы, из которых состоит колебательный контур, именно—емкость, самоиндукцию и сопротивление. Емкость является вместилищем энергии, которая вводится в контур извне. К диэлектрику конденсатора прикладываются те силы, которые в дальнейшем порождают колебания. Самоиндукцию мы уже не раз называли электрической инерцией. Она своей пассивной силой уравновешивает приложенную, вме- сгге о тем накопляя в себе энергию, и обусловливает то перекачивание электронов взад и вперед, которое мы называем электрическим колебанием. Сопротивление- это глушитель колебаний: оно не только ие поддерживает их, но, наоборот, пожирает энергию и, наконец, превращает колебания вовсе.

Решительно во всех разнообразных видах колебаний мы встретимся с . этими тремя элементами. Возьмем классический пример техники — колебания маятника. Простейший маятник состоит из маленького тяжелого шарика, подвешенного на легкой нити к какой-нибудь неподвижной опоре (рис. 1). Как происходят качания или колебания этого маятника, знает всякий и всегда может проделать подобный опыт. Мы постараемся только найти аналогию между маятником н электрическим колебательным контуром.

На рис. 1а маятник изображен в спокойном положении: это соответствует

тому, когда к контуру не приложено никакого напряжения; все в равновесии, и никаких колебаний нет. Отведен теперь шарик (рукой) в сторону, как показано на рис. 16. Этот «отвод» не что иное, как зарядка конденсатора при разомкнутом «ключе. Когда мы отпустим шарик, он начнет качаться, это—отключение эдс *) и замыкание ключа. Что же здесь будет изображать напряжение иа обкладках конденсатора?

Простой опыт убеждает нас в том, что чем дальше мы отведем шарик, тем энергичнее он будет колебаться, тем боль-

1) См. „Р. В. № 16.

2) Эдс— электродвижущая сила.

ше будут его размахи (амплитуда колебаний). То же самое мы имеем и в колебательном контуре: чем больше первоначальное напряжение на конденсаторе, тем энергичнее идут колебания. Итак, то расстояние, на которое мы отводим шарик, соответствует напряжению конденсатора.

Нужно заметить, что понятие «расстояние отвода» не совсем строго. В механике показывается, что решающей величиной здесь является высота h над первоначальным уровнем (см. рис. 16), на которую шарив поднимается. Поэтому, уже вполне строго, можно сказать, что напряжение на конденсатор изображается высотой подъема шарика.

В отклоненном положении шарик обладает энергией, которая никак не проявляется, а только может проявиться при падении. Эта энергия называется потенциальной, «энергия возможности». Когда мы отпустим шарив, он начнет двигаться, и тем скорее, чем ближе он будет в положению равновесия, т. е. вертикали, проходящей через точку подвеса; точку же А он проходит с максимальной скоростью. Энергию движения, так называемую кинетическую, мы (7 можем уже ощущать: например, если подставить руку, то шарик по ней ударит, причем ударит он тем сильнее, чем больше будет его скорость. Легко заметить, что в крайних точках шарик обладает только одним видом энергии. Действительно, в точке В скорости нет,—зато имеется «высокое» положение; в точке А—наоборот—нет потенциальной энергии, но скорость и кинетическая энергия имеют наибольшую величину. Более подробный разбор явления показывает, что в положениях промежуточных между А и В эти два вида энергии переходят один в другой, причем общее количество энергии не меняется.

Скорость шарика соответствует силе тока по контуру, а кинетическая энергия—энергии магнитного поля катушки.

На рис. 2а изображено изменение напряжения на зажимах конденсатора колебательного контура в зависимости от времени. Рис. 26 представляет такую же диаграмму для силы тока. Одни и те же моменты времени соединены пунктиром, причем иа кривых нанесены соответствующие положения маятника.

Подчеркнем здесь то обстоятельство, что сила тока и напряжение меняются не одновременно: именно, когда (наприм., в А) напряжение проходит через нуль, сила тока имеет максимум, и наоборот. Об этом явлении, известном под названием «сдвига ф а з», мы будем подробнее говорить дальше.

До сих пор мы еще не упоминали омического сопротивления, часто неприятного, но все же прирожденного свойства

колебательного контура. Что же изображает омическое сопротивление в нашей механической модели?

Точно так же как в катушке из толстого провода омическое сопротивление не заметно «на первый взгляд» и дает себя знать только при колебаниях, так и в маятнике есть малозаметные явления, которые служат причиной того, что колебания глушатся и затухают. А именно, чтобы получить полную картину процесса колебаний, надо упомянуть еще трение нити в точке подвеса и трение шарика о воздух. Они то и поглощают небольшую долю энергии колебаний за период, так что размахи маятника становятся меньше и меньше и, в конце концов, он совсем останавливается. Сказанное легко проверить на опыте. Чем меньше трение в подвесе, тем дольше качается маятник. Так, если нить укрепить на легко вращающейся оси, а не просто привязать ее к какой-нибудь петле, то это значительно уменьшит трение. Если поместить маятник в сосуд, из которого уда-

«1

лен воздух, колебания будут тянуться дольше.

Ваттное сопротивление превращает электромагнитную энергию в тепло, которое отдается окружающему пространству. Здесь точно так же оба трения переводят тепло в энергию колебаний. Конечно, нагрев воздуха около маятника так ничтожен, что его нельзя уловить, ио тем не менее он существует и наглядно проявляет себя в постепенном замирании движения шарика.