ELEKTŘINA A MAGNETISMUS
ELEKTROMAGNETICKÉ KMITÁNÍ↓A VLNĚNÍ
Perioda kmitání LC obvodu
Závisí pouze na parametrech LC obvodu.
ODVOZENÍ VZTAHU
Popis obvodu:
LC obvod je obvod uzavřený
vznikající střídavý proud prochází kondenzátorem i cívkou
ze zapojení plyne, že napětí na cívce (UL) je stejné jako napětí na kondenzátoru (UC) (2. Kirchhoffův zákon)
UL = UC
Při stejném proudu I, který prochází součástkami, můžeme psát:
potom
frekvence vlastního kmitání elektromagnetického oscilátoru
a
perioda vlastního kmitání elektromagnetického oscilátoru
Vztah pro periodu LC obvodu
nazýváme
THOMSONŮV VZTAH
PRO PERIODU VLASTNÍHO KMITÁNÍ ELEKTROMAGNETICKÉHO OSCILÁTORU
SHRNUTÍ
Perioda, popř. frekvence vlastního kmitání oscilačního obvodu závisí jen na jeho parametrech (indukčnosti L a kapacitě C) a nezávisí na podmínkách, za nichž bylo kmitání oscilačního obvodu vzbuzeno.
VELIKOST NAPĚTÍ A PROUDU V OBVODU
pro počáteční okamžik platí:
kondenzátor nabit (napětí v obvodu maximální, proud je nulový)
potom pro okamžitou hodnotu napětí musí platit
proud je zpožděn za napětím, proto pro okamžitou hodnotu proudu potom platí
POZNÁMKA
odvozené vztahy platí pro ideální případ (zanedbáváme odpor v obvodu)
kmitání je harmonické
V PRAXI
odpor skutečného oscilátoru není zanedbatelný, vlastní kmitání je vždy tlumené (není harmonické)
ÚLOHY
1) Oscilační obvod je tvořen cívkou o indukčnosti 0,1 mH a kondenzátorem s měnitelnou kapacitou od 100 pF do 500 pF. Určete rozsah frekvencí vlastního kmitání obvodu.
(1,6 MHz až 0,7 MHz)
2) Oscilační obvod je tvořen kondenzátorem o kapacitě 2 mikroF a cívkou o indukčnosti 12 mH. O kolik procent se změní frekvence oscilačního obvodu, jestliže ke kondenzátoru připojíme paralelně ještě jeden kondenzátor o stejné kapacitě?
(zmenší se o 30 %)
3) Oscilační obvod je tvořen cívkou a dvěma stejnými kondenzátory spojenými paralelně. Perioda vlastního kmitání obvodu je 20 mikrosekund. S jakou periodou bude obvod kmitat, když kondenzátory spojíme do série?
(10 mikrosekund)