Оқулық физика 9 проект башарұлы Р. т б

188
ПРОЕКТ
Халықаралық бірліктер жүйесінде конденсатордың сыйымдылығы 
фарадпен
(
Ф
), ал шарғының индуктивтілігі 
генримен
(
Гн
) өлшенетінін 
білеміз.
Электрмагниттік тербеліс
деп тербелмелі контурда электр және 
магнит өрістерінің периодты (немесе шамамен периодты) түрде өз-
геріп отыруын айтады.
2. Электрмагнит тербелістердің периодының аналитикалық өрнегін 
эксперименттік және теориялық зерттеулер нәтижелерін қорытындылап, 
ағылшын физигі У. Томсон анықтады. Ол тербеліс периоды мен тербел-
мелі контурдың сыйымдылығы және индуктивтілігі арасындағы тәуелді-
лік байланысты былайша тұжырымдады. 
Электрмагниттік тербелістің периодының квадраты тербелмелі 
контур конденсаторының сыйымдылығы мен шарғысының индук-
тивтілігіне тура пропорционал:
Т
2
= (2

)
2
LС
.
Томсон формуласы
деп аталатын бұл өрнекті мына түрде де жаза 
аламыз:
Т 
= 2

LC
. 
(5.21)
3. Енді кедергі күштері әрекет етпейтін тұйық механикалық және 
электрмагниттік жүйелерді өзара салыстыра отырып, тербелмелі кон-
турда пайда болатын электрмагниттік тербелісті сипаттайық. Ол үшін 
тербелмелі контурдың конденсаторын тұрақты ток көзіне кілтпен қо-
сып (сурет 5.20, 
а
), зарядтап алайық. Сонда оның астарлары әраттас 
±
q
зарядтармен зарядталады да, олардың арасында кернеулігі 
E
электр 
өрісі
пайда болады (сурет 5.20, 
ә
және 5.21, 
а, 
1-). Сыйымдылығы 
С
конденсатордың электр өрісінің энергиясы 
W
E 
=
 СU
2
/2 формуласымен 
анықталатыны 8-сыныптан белгілі. Мұндағы 
U 
=
 
(

1
 
–
 

2
) – конденсатор 
астарларының арасындағы 
потенциалдар айырымы
кернеу
деп ата-
латынын білеміз. Тербелмелі контурдағы бұл құбылыс механикалық 
тербелістегі серіппені сыртқы күштің әрекетінен 
х
аралығына созып 
(сурет 5.21, 1-, 
ә
), оған 
W
п
 
= 
kx
2
/2 потенциалдық энергия бергенге 
ұқсайды.
Бұдан кейін серіппені сыртқы күштен айырып, конденсаторды да 
ток көзінен ажыратып, шарғыға қосамыз да, тербелмелі контур мен 
серіппелі маятникті өз еріктеріне жібереміз (сурет 5.21, 2-). Сөйтіп, 
ешқандай кедергі жоқ болса, электрмагниттік жүйе де (сурет 5.21, 
а
), механикалық жүйеде (сурет 5.21, 
ә
) еркін гармоникалық тербеліс 
жасай бастайды (сурет 5.21, 
б
).

189
ПРОЕКТ
2-жағдайда электрмагниттік тербелмелі жүйенің конденсаторын-
дағы зарядтар қарама-қарсы қозғалып, электр контурында сағат тілі 
жүрісінің қарсы бағытымен 
I
ток жүреді де, шарғыда магнит өрісі 
пайда болады (сурет 5.20, 
б
және сурет 5.21, 2-, 
а
). Сөйтіп, 
t 
= 
T
/4 
уақыт өткенде конденсатордың электр өрісінің кернеулік векторы 
бірте-бірте нөлге дейін азаяды (
E
= 0), оның есесіне шарғының магнит 
өрісінің индукция векторының шамасы максимумға жетеді (
B
=
B
ì
)
де, энергиясы 
W
В 
= 
LI
2
/2 формуласымен анықталады. Бұл уақытта 
серіппеге бекітілген жүктің жылдамдығы да (ендеше, кинетикалық 
энергиясы да) максимум шамасына жетеді (
ϑ 
= 
ϑ
м
). Осылайша серіппенің 
потенциалдық энергиясы тұтасымен дененің 
W
к 
= 
m
ϑ
2
/2 кинетикалық 
энергиясына ауысады (сурет 5.21, 2-, 
ә
).
3-жағдайда, яғни 
t 
= 
T
/2 уақыт өткенде конденсатордың бұрынғы 
оң зарядталған астары енді теріс зарядпен, ал екінші астары керісінше 
оң зарядпен зарядталады (сурет 5.20,
в
), сөйтіп олардың қозғалысы 
бір сәтке тоқтайды. Бұл кезде конденсатор астарларының арасында 
бұрынғы өріске қарама-қарсы электр өрісі пайда болады (
E
=
E
ì
; 
W
E 
= 
СU
2
/2), ал шарғының магнит өрісі нөлге теңеледі (
B
= 0; 
W
В
 
= 
= 
LI
2
/2 = 0). Сол сияқты серіппеге бекітілген жүк те бір сәтке тоқтап 
(
ϑ
= 0), кинетикалық энергиясы толығымен серіппенің 
W
п
 
= 
kx
2
/2 
потенциалдық энергиясына ауысады (сурет 5.21, 3-, 
ә
).
4-жағдайда, яғни 
t 
= 3
T
/4 уақыт өткенде 2-жағдайда сипатталған 
 
а
)
ә
)
б
)
1 -
2 -
3 -
4 -
5 -
q
q
q
I
I
x
x
v
v
x
1
4
T
1
2
T
3
4
T
T
0
q
, 
x
J
,
 v
t
t
1
4
T
1
2
T
3
4
T T
Сурет 5.21. Электрмагниттік және механикалық тербелістер жүйелері

190
ПРОЕКТ
құбылыс кері бағытта қайталанады. Зарядтардың орын ауыстырулары 
кезінде тербелмелі контурда 
I
электр тогы бұрынғы бағытына қарама-
қарсы бағытта жүріп (сурет 5.21, 4-, 
а
), конденсатордағы электр өрі-
сінің кернеулік векторы нөлге теңеледі (
Е 
= 0; 
W
E 
= 
СU
2
/2 = 0), оның
есесіне шарғыдағы магнит өрісінің индукция векторының шамасы 
максимум өседі (
В 
= –
В
м
; 
W
В 
= 
LI
2
/2). Осыған ұқсас құбылыс меха-
никалық жүйеде де орын алады: серіппенің потенциалдық энергиясы 
кері бағытта қозғалған дененің 
W
к 
= 
m
ϑ
2
/2 кинетикалық энергиясына 
толығымен ауысады (сурет 5.21, 4-, 
ә
).
5-жағдайда, яғни бір периодқа тең уақыт өткенде (
t 
= 
T
) 3-жағдайда 
сипатталған құбылыс кері бағытта қайталанады да, электрмагниттік 
тербелмелі жүйе мен механикалық тербелмелі жүйе ең алғашқы күй-
леріне қайта оралады. Міне, осылайша тербеліс екі жүйеде де периодты 
қайталанып, жалғаса береді. Мұндай периодты қайталанып отыратын 
тербелістердің графиктері синусоидалық қисықтармен бейнеленеді 
(сурет 5.21, 
б
).
Сонымен, 

жүктеу/скачать 5,74 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: