CCI20111111077

5.11. Obwód drgający

Rozpatrzmy obwód przedstawiony na rys. 5-35 utworzony z naładowanego kondensatora o pojemności C, cewki o indukcyjności L i wyłącznika W. Zakładamy, że opór czynny obwodu jest znikomo mały, tj. R =0. W polu elektrycznym naładowanego konden-

CU²

satora nagromadzona jest energia W_mg =—^-^(wzór 3-25),gdzie U_m

stanowi wartość szczytową napięcia kondensatora naładowanego.

Po zamknięciu obwodu wyłącznikiem W rozpocznie się rozładowywanie kondensatora poprzez cewkę. Natężenie powstającego prądu rozładowania, początkowo równe zeru, szybko wzrasta i wy-

Un7

Rys. 5-35. Obwód drgający

wołu je rosnący strumień magnetyczny w cewce. Strumień z kolei wywołuje s.em. indukcji własnej przeciwdziałającej płynięciu prądu, o bezwzględnej wartości równej w każdej chwili napięciu rozładowującego się kondensatora.

Gdy kondensator całkowicie się rozładuje, wówczas:

1)    energia W_el uprzednio nagromadzona w jego polu elektrycznym zamieni się całkowicie (gdyż R = 0) w energię pola ma-

LI²

gnetycznego cewki, wg wzoru (3-25) W_mg = —gdzie I_m jest

wartością szczytową, jaką osiągnęło natężenie prądu przepływającego przez cewkę;

2)    zaniknie napięcie na kondensatorze (potencjały obu okładzin zrównają się), jak również zaniknie przeciwstawiająca się napięciu s.em. indukcji własnej cewki;

3)    ustanie narastanie prądu przepływającego przez cewkę i rozładowującego kondensator, przy czym prąd ten osiągnie swą wartość szczytową I_m.

Od tej chwili rozpoczyna się drugi etap przepływu prądu w rozpatrywanym obwodzie, polegający na przemianie energii nagromadzonej w polu magnetycznym cewki w energię pola elektrycznego kondensatora, tj. na ładowaniu kondensatora, ale w⁷ kierunku: przeciwnym do poprzedniego — wyjściowego stanu naładowania. Płynący w tej chwili prąd I_m nie jest niczym podtrzymywany,, musi więc zanikać. Jego zanikanie musi trwać pewien czas, w którym zachodzą następujące zjawiska:

1)    zanikanie strumienia magnetycznego,

2)    związane z zanikaniem strumienia magnetycznego powstawanie w cewce s.em. indukcji własnej o kierunku zgodnym z zanikającym prądem, a więc przeciwnym do s.em. w fazie pierwszej przepływu prądu rozładowania kondensatora;

3)    ładowany jest kondensator w kierunku przeciwnym do poprzedniego stanu naładowania;

4)    przemienia się energia W_mg pola magnetycznego cewki, w energię W_el pola elektrycznego kondensatora.

Ten drugi etap ustanie, gdy wyczerpie się energia pola magnetycznego W_mg i ustanie przepływ prądu; wówczas kondensator będzie naładowany w sposób przeciwny, jednak w tym samym stopniu jak w stanie wyjściowym przed pierwszą fazą (założyliśmy, że nie ma strat energii na ciepło). Potem będą kolejno następowały opisane już fazy przepływu prądu i przemiany energii gromadzącej się kolejno w polu elektrycznym kondensatora bądź w polu magnetycznym cewki.

Opisany obwód nazywa się obwodem drgającym.

Częstotliwość prądu wytwarzającego się w obwodzie drgającym może być regulowana za pomocą zmiany wartości pojemności C i indukcyjności L obwodu drgającego.

W rzeczywistym obwodzie opór czynny może być mały, ale nie może być równy zeru; wskutek tego podczas opisanych przebiegów energia elektryczna stopniowo przemienia się w oporze czynnym obwodu w ciepło R i²1 i po pewnym czasie zjawisko rozładowywania i ładowania kondensatora ustaje.

Obwody drgające występują w radiotechnice.

5.12. Moc prądu sinusoidalnie zmiennego

Iloczyn wartości chwilowych napięcia przez natężenie prądu jest mocą chwilową prądu przemiennego p = u i. Moc ta ma prze-