इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक कंपने - ओलसर आणि जबरदस्ती कंपनांशिवाय

इंडक्टर आणि कॅपेसिटर असलेल्या सर्किटमध्ये विद्युत चुंबकीय कंपने विद्युत ऊर्जेचे चुंबकीय उर्जेमध्ये नियतकालिक रूपांतरण झाल्यामुळे होतात आणि त्याउलट. या प्रकरणात, कॅपेसिटरच्या प्लेट्सवरील विद्युत शुल्क आणि कॉइलद्वारे विद्युत् प्रवाहाची परिमाण वेळोवेळी बदलते.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक कंपने मुक्त आणि सक्ती आहेत. फ्री ऑसीलेशन, नियमानुसार, शून्य लूप रेझिस्टन्समुळे ओलसर होतात आणि सक्तीचे दोलन सहसा सेल्फ-ऑसिलेशन असतात.

घेणे कंपन सर्किट मध्ये मुक्त दोलनांसाठी, आम्हाला प्रथम या प्रणालीला समतोल बाहेर आणण्याची आवश्यकता आहे: प्रारंभिक चार्ज q0 सह कॅपेसिटरला सूचित करा किंवा कॉइलमधून करंट पल्स I0 सुरू करा.

हे एक प्रकारचे आवेग म्हणून काम करेल आणि सर्किटमध्ये मुक्त इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक दोलन होतील - प्रेरक कॉइलद्वारे कॅपेसिटरचे पर्यायी चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंगची प्रक्रिया सुरू होईल आणि त्यानुसार, कॉइलच्या चुंबकीय क्षेत्राचा परिवर्तनशील उदय आणि पतन होईल.

बाह्य पर्यायी इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सद्वारे सर्किटमध्ये ठेवलेल्या दोलनांना सक्तीचे दोलन म्हणतात. तर, तुम्ही आधीच समजून घेतल्याप्रमाणे, सर्वात सोप्या दोलन प्रणालीचे उदाहरण ज्यामध्ये मुक्त इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक दोलनांचे निरीक्षण केले जाऊ शकते ते एक दोलन सर्किट आहे ज्यामध्ये विद्युत क्षमता C चे कॅपेसिटर आणि इंडक्टन्स एलची कॉइल असते.

वास्तविक दोलन सर्किटमध्ये, कॅपेसिटर रिचार्ज करण्याची प्रक्रिया अधूनमधून पुनरावृत्ती केली जाते, परंतु दोलन त्वरीत नष्ट होतात कारण ऊर्जा मुख्यतः कॉइल वायरच्या सक्रिय प्रतिकार R वर नष्ट होते.

आदर्श ऑसीलेटिंग सर्किट असलेल्या सर्किटचा विचार करा. आपण प्रथम बॅटरीमधून कॅपेसिटर चार्ज करू या - आपण त्यास प्रारंभिक चार्ज q0 देऊ, म्हणजेच आपण कॅपेसिटरला उर्जेने भरू. हे कॅपेसिटरची कमाल ऊर्जा असेल आम्ही.

पुढील पायरी म्हणजे कॅपेसिटरला बॅटरीमधून डिस्कनेक्ट करणे आणि इंडक्टरच्या समांतर कनेक्ट करणे. या टप्प्यावर, कॅपेसिटर डिस्चार्ज करण्यास सुरवात करेल आणि कॉइल सर्किटमध्ये वाढता प्रवाह दिसून येईल. कॅपेसिटर जितका जास्त काळ डिस्चार्ज होईल तितका जास्त चार्ज हळूहळू कॉइलमध्ये जातो, कॉइलमध्ये जास्त विद्युत् प्रवाह होतो, अशा प्रकारे कॉइल चुंबकीय क्षेत्राच्या रूपात ऊर्जा साठवते.

ही प्रक्रिया तात्काळ होत नाही, परंतु हळूहळू, कॉइलमध्ये इंडक्टन्स असल्यामुळे, याचा अर्थ असा होतो की सेल्फ-इंडक्शनची घटना घडते, ज्यामध्ये कॉइल तरीही विद्युत प्रवाह वाढण्यास प्रतिकार करते. काही क्षणी, कॉइलची चुंबकीय क्षेत्र उर्जा जास्तीत जास्त संभाव्य मूल्य Wm पर्यंत पोहोचते (सुरुवातीला कॅपेसिटरमध्ये किती चार्ज हस्तांतरित केला गेला आणि सर्किटचा प्रतिकार किती आहे यावर अवलंबून).

तसेच, सेल्फ-इंडक्शनच्या घटनेमुळे, कॉइलद्वारे प्रवाह त्याच दिशेने राखला जातो, परंतु त्याची परिमाण कमी होते आणि विद्युत शुल्क अखेरीस कॅपेसिटरमध्ये पुन्हा जमा होते. अशा प्रकारे, कॅपेसिटर रिचार्ज केला जातो. जेव्हा आम्ही कॅपेसिटरला बॅटरीशी जोडले तेव्हा प्रयोगाच्या सुरूवातीस त्याच्या प्लेट्समध्ये आता उलट चार्ज चिन्हे आहेत.

या सर्किटसाठी कॅपेसिटर ऊर्जा जास्तीत जास्त संभाव्य मूल्यापर्यंत पोहोचली आहे. सर्किटमधील विद्युतप्रवाह थांबला आहे. आता ही प्रक्रिया विरुद्ध दिशेने जायला सुरुवात होते. आणि हे पुन्हा पुन्हा चालू राहील, म्हणजेच मुक्त विद्युत चुंबकीय दोलन होतील.

जर सर्किट R चा सक्रिय प्रतिकार शून्याच्या बरोबरीचा असेल, तर कॅपेसिटर प्लेट्समधील व्होल्टेज आणि कॉइलमधून विद्युत् प्रवाह हार्मोनिक नियमानुसार अमर्यादपणे बदलेल - कोसाइन किंवा साइन. याला हार्मोनिक कंपन म्हणतात. कॅपेसिटर प्लेट्सवरील शुल्क देखील हार्मोनिक कायद्यानुसार बदलेल.

आदर्श चक्रात तोटा नाही. आणि जर असे असेल, तर सर्किटमधील मुक्त दोलनांचा कालावधी केवळ कॅपेसिटरच्या कॅपेसिटन्स सी आणि कॉइलच्या इंडक्टन्स एलच्या मूल्यावर अवलंबून असेल. थॉमसनचे सूत्र वापरून हा कालावधी (R = 0 सह आदर्श लूपसाठी) शोधला जाऊ शकतो:

खालील सूत्रांचा वापर करून आदर्श लॉसलेस सर्किटसाठी संबंधित वारंवारता आणि सायकल वारंवारता आढळते:

परंतु आदर्श सर्किट्स अस्तित्वात नाहीत आणि विद्युत चुंबकीय दोलन तारांच्या गरम झाल्यामुळे झालेल्या नुकसानामुळे ओलसर होतात. सर्किट प्रतिरोध R च्या मूल्यावर अवलंबून, प्रत्येक त्यानंतरचे कमाल कॅपेसिटर व्होल्टेज मागील एकापेक्षा कमी असेल.

या घटनेच्या संबंधात, भौतिकशास्त्रात दोलनांचे लॉगरिदमिक घट किंवा ओलसर घट यासारखे पॅरामीटर सादर केले गेले आहे. हे दोलनांच्या सलग दोन कमाल (समान चिन्हाचे) गुणोत्तराचे नैसर्गिक लॉगरिथम म्हणून आढळते:

लॉगरिदमिक दोलन घट खालील संबंधांद्वारे आदर्श दोलन कालावधीशी संबंधित आहे, जेथे अतिरिक्त पॅरामीटर सादर केला जाऊ शकतो, तथाकथित ओलसर घटक:

ओलसर मुक्त कंपनांची वारंवारता प्रभावित करते. म्हणून, रिअल ऑसीलेटिंग सर्किटमध्ये मुक्त ओलसर दोलनांची वारंवारता शोधण्याचे सूत्र आदर्श सर्किटच्या सूत्रापेक्षा वेगळे आहे (डॅम्पिंग घटक विचारात घेतला जातो):

सर्किट मध्ये oscillations करण्यासाठी अनम्यूट, प्रत्येक अर्ध्या कालावधीत या नुकसानाची भरपाई करणे आणि भरपाई करणे आवश्यक आहे. हे सतत दोलन जनरेटरमध्ये प्राप्त होते, जेथे बाह्य ईएमएफ स्त्रोत त्याच्या उर्जेसह उष्णतेच्या नुकसानाची भरपाई करतो. बाह्य EMF स्त्रोतासह अशा दोलन प्रणालीला स्व-दोलन म्हणतात.