LC- ja RLC-võnkumised
Kokku ühendatud kondensaator ja induktiivpool vahetavad energiat edasi-tagasi kindlal resonantssagedusel, täpselt nagu mass ja vedru vahetavad kineetilist ja potentsiaalset energiat, ning takistuse lisamine kurnab seda energiat välja samamoodi nagu hõõrdumine summutab mehaanilist võnkurit.
Practise this conceptÜhenda laetud kondensaator otse induktiivpooliga ja midagi juhtub, ilma et ahelas oleks üldse akut: kondensaator tühjeneb läbi induktiivpooli, luues seejuures magnetvälja, ja kui kondensaator on tühi, ajab selle välja kadumine voolu edasi, laadides kondensaatorit vastupidise polaarsusega. Protsess siis pöördub ümber ja kordub. See on võnkumine ilma välise sundijata ja see on elektriline täpne vaste vedrul olevale massile: kondensaatori elektriväli talletab energiat samamoodi nagu venitatud vedru, induktiivpooli magnetväli talletab energiat samamoodi nagu liikuv mass, ning need kaks vahetavad seda energiat iga tsükli jooksul edasi-tagasi. Miski ei sunni peale seda rütmi; see on L ja C kokku ühendatuna loomulik, resonantne käitumine.
Resonantssagedus tuleneb samast matemaatikast kui mehaaniline võnkur, f = 1/(2π√(LC)). Nii L kui ka C asuvad nimetajas ruutjuure all, seega kummagi suurendamine — mitte ainult ühe neist — aeglustab võnkumist ja langetab sagedust, mis üllatab igaüht, kes ootab suuremalt induktiivsuselt rohkem "pealesundimist". Suurem induktiivpool seab voolu muutumisele tugevamalt vastu ja suurem kondensaator hoiab antud pinge juures rohkem laengut; mõlemad efektid muudavad iga poolttsükli pikemaks.
Tegelikul ahelal on alati mingi takistus ja takistus muudab kogu loo, kuigi see ei esine ei ülaltoodud sagedusvalemis ega LC-ahela enda energiasalvestuses. Takistus hajutab energiat iga tsükli jooksul soojuseks, täpselt nagu hõõrdumine kurnab energiat kiikuvast pendlist, seega kahaneb tegeliku RLC-ahela võnkumise amplituud aja jooksul — sumbuv võnkumine, mehaanilise amortisaatori elektriline vaste. Suru seda perioodiliselt selle enda resonantssagedusel, nagu teeb raadiovastuvõtja jaamale häälestudes, ja vastus kasvab järsult, sama resonantskäitumine, mida kohtab mehaanilistel sundvõnkuritel.
Key ideas
Requires: Induktiivsus ja RL-ahelad, Harmooniline võnkumine
Formulas
| Symbol | Name | Unit |
|---|---|---|
| sagedus | Hz (herts) | |
| induktiivsus | H (henri) | |
| mahtuvus | F (farad) |
Common misconceptions
- LC-ahel vajab võnkumiseks tingimata välist sundivat pinget.
- Nii mahtuvuse kui ka induktiivsuse suurendamine tõstab resonantssagedust.
- Takistuse lisamine LC-ahelasse ei mõjuta selle võnkumist, sest takistus loeb ainult alalisvooluahelates.
Resources
Kuulub nende TÜ ainete hulka
See mõiste on kaardistatud järgmis(t)e Tartu Ülikooli õppekava aine(te) osaliseks kattmiseks.
- Elekter ja magnetismLOFY.01.007
- Füüsika praktikum II - elekter ja magnetismLOFY.01.123