Содержание  
< назад вперед >

§ 73. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР

Рассматривая случай параллельного соединения индуктивности и емкости, мы видели, что на общем участке цепи ток может быть не­велик, в то время как токи в параллельных ветвях могут достигать большой величины. Если рассмотреть идеальный случай, когда активные сопротивления параллельных ветвей равны нулю, то­ки в них будут сдвинуты по фазе на 90° относительно приложенного напряжения. Если к тому же добиться равенства реактивных со­противлений x_L = хс, то в ветвях будут протекать равные токи. Общий ток при этом будет равен нулю.

Векторная диаграмма для такого случая изображена на рис, 164.

Так как общий ток равен нулю, то подводящие провода можно отключить от источника переменного напряжения.  В замкнутом контуре, образованном идеальной катушкой и конденсатором, будет протекать  переменный ток.

Заряженный конденсатор, как известно, обладает запасом электрической энергии. При замыка­нии на катушку конденсатор нач­нёт разряжаться и запас электри­ческой энергии в нем будет умень­шаться. Ток разряда конденса­тора, проходя по виткам катушки, создает магнитное поле. Следова­тельно,   катушка   начнет запасать магнитную энергию. Когда конденсатор полностью разрядится, его электрическая энергия станет равной нулю. В этот момент ка­тушка будет обладать максимальным запасом магнитной энергии. Теперь сама катушка становится генератором электрического тока и начнет заряжать конденсатор. Э. д. с. самоиндукции, возникаю­щая в катушке в период нарастания магнитного поля, препятство­вала протеканию тока. Теперь же, когда магнитное поле катушки будет уменьшаться, э. д. с. самоиндукции стремится поддержать ток в прежнем направлении. В момент, когда магнитная энергия катушки станет равной нулю, обкладки конденсатора окажутся заряженными противоположно тому, как они были заряжены вна­чале, и если активное сопротивление цепи равно нулю, то конден­сатор получит первоначальный запас электрической энергии. За­тем конденсатор вновь начнет разряжаться, создавая в цепи ток обратного направления, и процесс повторится.

Попеременные превращения электрической энергии в магнит­ную и обратно составляют основу процесса электромагнитных колебаний. Цепь, состоящая из емкости и индуктивности, в которой происходит процесс электромагнитных колебаний, называется колебательным   к о н т у р о м.

Частота  колебаний,   происходящих в колебательном контуре, определяется формулой

Эта частота называется   собственной   частого й   коле­баний контура. Период электромагнитных колебаний

Это выражение называется формулой Томсона.

Периодические колебания энергии, происходящие з колебатель­ном контуре, могли бы продолжаться бесконечно долго в виде незатухающих колебаний, если бы отсутствовали потери I²r  в са­мом колебательном контуре. Однако наличие активного сопротив­ления приводит к тому, что запас энергии контура с каждым пери­одом уменьшается за счет потерь на тепло в активном сопротивлении, в результате  чего колебания затухают.

Таким образом, изменить частоту колебаний контура можно двумя способами — изменением индуктивности катушки или емкости конденсатора. Тот и другой способы используются для этой цели в радиотехнике. Для поддержания незатухающих колебаний к контуру от внешнего источника (высокочастотного генератора), присоединенного к колебательному контуру, периодически пода­ется электрическая энергия, компенсирующая потери в активном сопротивлении.

Колебательный контур является основной частью схемы любого радиоприемника и радиопередатчика.

Радиосвязь впервые была осуществлена выдающимся русским ученым А. С. Поповым (1859—1905).

Александр Степанович Попов — изобретатель беспроволочного телеграфа (радио), имеющего огромное значение для человечества. Путем упорной работы А. С. Попов добился того, что сконструированный им радиоприемник принимал радиосигналы на расстоянии нескольких километров. 25 апреля (7 мая) 1895 г. А. С. Попов демонстрировал свой радиоприемник на заседании Русского физико-химического общества. Этот день считается днем создания радио. Испытывая свой радиоприемник, А. С. Попов обнаружил экранирующее действие и отражение радиосигналов металлическими предметами. На этом принципе основана радио­локация.

А. С. Попов был профессором и директором Петербургского электротехнического института — ныне ЛЭТИ имени В. И. Ульянова (Ленина).

Заслуги А. С. Попова в изобретении радио официально были отмечены в 1900 г. присуждением ему почетного диплома и золотой медали на 4-м Всемирном элект­ротехническом конгрессе в Париже.