ітуда Фаза Енергія
Однакова у всіх точках і дорівнює А
Залежить від положення коливається точки
Переносить енергію
Залежить від положення коливається точки
Однакова між двома сусідніми вузлами
Не переносить енергії (у прямому і зворотному напрямках за один і той же проміжок часу переносяться рівні порції енергії)
Стоячі хвилі збуджуються, наприклад, в струнах музичних інструментів. Освіта стоячої хвилі - окремий випадок інтерференції хвиль.
Електромагнітні коливання
Коливальний контур складається з котушки індуктивності і конденсатора (рис. 18.7). Якщо зарядити конденсатор до напруги, то в початковий момент часу на обкладинках конденсатора будуть амплітудні (максимальні) значення напруги і заряду. Повна енергія системи дорівнює енергії електричного поля конденсатора:
.
По ланцюгу починає текти струм, так як обкладки конденсатора накоротко замкнуті на індуктивність, однак внаслідок самоіндукції конденсатор розряджається не миттєво, а поступово. Струм через індуктивність збільшується, досягаючи максимального значення. У момент часу заряд конденсатора стане рівним нулю, а струм досягне максимального значення. Енергія системи буде дорівнює енергії магнітного поля соленоїда:
.
Коли напруга звертається в нуль, струм в ланцюзі повинен припинитися, однак внаслідок самоіндукції струм буде продовжувати текти, що викличе перезарядку конденсатора. Поступово ток зменшиться до нуля. У момент часу,,. Потім конденсатор починає розряджатися, причому струм через індуктивність тече у зворотному напрямку, і т.д. Через проміжок часу, рівний, система приходить в початковий стан.
Напруга на обкладинках конденсатора одно ерс самоіндукції:
,
де - похідна сили струму за часом, звідки
.
Порівнюючи з (18.5) (), для частоти коливань маємо
.
Період коливань дорівнює
. (18.23)
Заряд на обкладинках конденсатора з часом змінюється за законом
, (18.24)
напруга на обкладинках одно
. (18.25)
Вираз для струму, рівного, має вигляд
,. (18.26)
Таким чином, в коливальному контурі по гармонійному закону змінюються заряд, напруга на обкладинках конденсатора і сила струму в контурі. Так само відбувається перетворення енергії електричного поля в енергію магнітного поля і назад.
Якщо в ланцюзі коливального контуру опір не дорівнює нулю, то в процесі коливань частина енергії безперервно буде переходити у внутрішню (у тепло) і коливання затухнуть. Для підтримки коливань необхідно в ланцюг коливального контуру підключити змінну ерс:
,
де - амплітудне значення ЕРС, - її частота. При збігу власної частоти коливань з частотою зовнішньої ЕРС амплітудні значення заряду, напруги та струму різко збільшуються (резонанс). Електричний резонанс використовується для налаштування на певну довжину електромагнітної хвилі. У коливальному контурі індуктивність або ємність беруться змінними, що дозволяє налаштувати контур на потрібну частоту. При збігу частоти сигналу з власною частотою коливального контуру струм в контурі...
