Вимушені коливання і резонанс

Вимушені коливання на відміну від вільних коливань відбуваються не самостійно, а під дією періодичної зовнішньої сили. Наприклад, електричні коливання в антені приймача не є вільними, так як вони відбуваються під впливом приходять радіохвиль.

Розглянемо спочатку вимушені коливання маятника, який володіє певною власною частотою. Будемо качати його рукою з іншою частотою. Характер цього коливання залежить від руху руки і може бути, зокрема, синусоїдальним. До маятника періодично підводиться енергія ззовні; тому його коливання будуть незатухающими і можуть мати будь-яку частоту, яка визначається частотою зовнішньої сили.

Таке ж явище буде і в коливальному контурі, з'єднаному з генератором змінного струму. При будь-якій частоті генератора через контур проходить змінний струм, тобто в контурі відбуваються вимушені електричні коливання з частотою генератора.

Вимушені коливання мають зовсім інші властивості в порівнянні з вільними коливаннями:

1). Вони є незатухающими (вірніше вони існують протягом усього часу дії зовнішньої ЕРС);

2). Вони можуть мати різну форму в залежності від характеру ЕРС;

3). Частота їх не залежить від L і С контуру, а визначається частотою впливає ЗДС;

4). Амплітуда їх залежить не тільки від величини впливає ЕРС, а й від співвідношення між частотою цієї ЕРС і власною частотою самого контуру.

Остання властивість вимушених коливань представляє особливий інтерес і має бути розглянуто докладно.

У кожному коливальному контурі, що отримав запас енергії, відбуваються вільні коливання з певною власною частотою. При малому загасанні навіть невеликий початковий запас енергії дає досить тривалі коливання. А для підтримки вимушених коливань на контур повинна діяти періодична зовнішня ЕРС. Це вплив має бути тим сильніше, чим більше різняться між собою частота зовнішньої ЕРС і частота контуру. Чим менше різниця між ними, тим більше амплітуда вимушених коливань і для їх підтримки потрібно менше енергії. Якщо частота зовнішньої ЕРС дорівнює власній частоті контуру, то амплітуда коливань стає максимальною і для підтримки коливань досить незначною енергії. Цей випадок і називається резонансом.

Явище резонансу полягає в тому, що при збігу частоти впливає ЕРС і власної частоти контуру амплітуда вимушених коливань досягає найбільшої величини.

Рис.1 - Криві резонансу коливального контуру

На явище резонансу сильно впливає загасання контуру. У контуру з меншим загасанням крива резонансу гостріше і вище (рис.1 6). Це означає, що контур майже не озивається на коливання з частотами, відмінними від його власної частоти, але зате при резонансі в ньому виникають коливання великої амплітуди (гострий резонанс). Навпаки, при великому загасання амплітуда коливань при резонансі виходить малої і.контур відгукується на коливання з частотою, що значно відрізняється від резонансної (тупий резонанс).

Чим менше загасання, тим гостріше резонанс і тим більше чутливість контуру до коливань резонансної частоти.

Для резонансу характерно отримання потужних коливань при невеликій витраті енергії зовнішнього джерела, потрібної тільки для компенсації втрат енергії при коливаннях.

Чи знаєте Ви, що електромагнітне та інші поля є різні типи коливань, деформацій і варіацій тиску в ефірі.

Поняття ж "фізичного вакууму" в релятивістської квантової теорії поля має на увазі, що по-перше, він не має фізичної природи, в ньому лише віртуальні частинки у яких немає фізичної системи відліку, це "фантоми", по-друге, "фізичний вакуум" - це найнижча стан поля, "нуль-точка", що суперечить реальним фактам, так як, насправді, вся енергія матерії міститься в ефірі і немає іншої енергії і іншого носія полів і речовини крім самого ефіру.

НОВИНИ ФОРУМУ
Лицарі теорії ефіру