Физическая энциклопедия - колебательный контур

электрич. цепь, содержащая катушку индуктивности L, конденсатор С и сопротивление R, в к-рой могут возбуждаться электрич. колебания. Если в нек-рый момент времени зарядить конденсатор до напряжения V0, то его разряд (при малом R) носит колебат. хар-р. При свободных колебаниях в отсутствии потерь (R=0) напряжение на обкладках конденсатора меняется во времени t по закону: V=V0cosw0t, а ток в катушке индуктивности: I = I0sinwt, т. е. в К. к. возбуждаются собственные гармонич. колебания напряжения и тока с частотой w0=2p/T0, где Т0 период собств. колебаний, равный: Т9= 2p?LC.

В К. к. дважды за период происходит перекачка энергии из электрич. поля конденсатора в магнитное поле катушки индуктивности и обратно. В реальных К. к. часть энергии теряется (R?0), что приводит к затуханию колебаний. Амплитуда колебаний постепенно уменьшается, так что напряжение на обкладках конденсатора меняется уже по закону: V= V0e-dtcoswt, где d=R/2L коэфф.

затухания, а w=?(w20 -d2) частота затухающих свободных колебаний. Т.о., потери приводят к изменению не только амплитуды колебаний, но и их периода T=2p/w. Кач-во К. к. обычно характеризующего добротностью Q=(1/R)?L/C), Величина Q определяет число колебаний, к-рое совершит К. к. после однократной зарядки его конденсатора, прежде чем амплитуда колебаний уменьшится в е раз.

Если включить в К. к. генератор с переменной эдс U= U0cosWt (рис. 1), то в К. к. возникнет колебание, являющееся суммой его собств. колебаний с частотой со и вынужденных с частотой W. Через нек-рое время собств. колебания в контуре затухнут и останутся только вынужденные, амплитуда к-рых определяется соотношением т.

е. зависит не только от амплитуды внешней эдс U0, но и от её частоты W. Зависимость амплитуды колебаний в К. к. от W наз. резонансной характеристикой контура (рис. 2). Резкое увеличение амплитуды (резонанс) имеет место при значениях W, близких к собств. частоте w0 К. к. При W=w0 амплитуда колебаний Vмакс в Q раз превышает амплитуду внешней эдс U0.

Т. к. обычно Q->1, то К. к. позволяет выделить из множества колебаний те, частоты к-рых близки к w0. Именно это св-во (избирательность) К. к. используется на практике. Область (полоса) частот DW вблизи w0, в пределах к-рой амплитуда колебаний в К. к. меняется мало, зависит от его добротности Q=w/DW. Системы с двумя или несколькими связанными между собой К.

к. могут обладать резонансной кривой, близкой к прямоугольной (пунктир на рис. 2), что важно для практич. приложений. Рис. 2. Резонансная кривая колебат. контура: w0 частота собств. колебаний; W частота вынужденных колебаний. Пунктир резонансная кривая двух связанных контуров. К. к. обычно применяются в кач-ве резонансной системы радиотехн.

устройств в диапазоне частот от 50 кГц до 300 МГц. На более высоких частотах роль К. к. играют отрезки двухпроводных и коаксиальных линий передачи, а также объёмные резонаторы и открытые резонаторы. .