Колебания конденсатора
Конденсатор – это, образно говоря, маленький электрический резервуар. Он накапливает электрический заряд, подобно тому, как бочка накапливает воду. Но в отличие от бочки, конденсатор может не только накапливать, но и отдавать заряд, и при определенных условиях это происходит с удивительной ритмичностью, создавая колебания.
Зарядка и разрядка
Представьте себе конденсатор, подключенный к источнику питания – батарейке. Постепенно он заполняется зарядом, как наполняется водой бочка. Если теперь отсоединить конденсатор от батарейки и подключить его к цепи с катушкой индуктивности, начнётся интересный процесс. Заряд начнет ?стекать? с одной пластины конденсатора на другую, создавая электрический ток в катушке. Этот ток, в свою очередь, создаёт магнитное поле вокруг катушки. Но ток не может остановиться мгновенно – магнитное поле стремится сохранить его, ?проталкивая? заряд обратно в конденсатор. Таким образом, конденсатор начинает перезаряжаться, но уже с противоположной полярностью. Этот процесс повторяется снова и снова, подобно маятнику, который качается из стороны в сторону.
Затухающие колебания и резонанс
На практике эти колебания не будут вечными. Энергия постепенно рассеивается в виде тепла в проводниках и в виде электромагнитных волн. Колебания постепенно затухают, амплитуда (размах) уменьшается, и в конце конденсатор полностью разряжается. Однако, если периодически подпитывать систему энергией, например, используя внешнее напряжение, колебания могут поддерживаться на постоянном уровне. Этот феномен называется резонансом, когда частота внешнего воздействия совпадает с собственной частотой колебательной системы.
Применение колебательных контуров
Колебания конденсатора в сочетании с катушкой индуктивности образуют колебательный контур – основу многих радиотехнических устройств. Изменяя параметры конденсатора и катушки, можно изменять частоту колебаний, что позволяет настраиваться на различные радиостанции. Колебательные контуры применяются в радиоприёмниках, передатчиках, генераторах сигналов и многих других электронных устройствах, являясь фундаментальным элементом современной электроники. Простое явление – зарядка и разрядка – лежит в основе сложных технологий, окружающих нас повсюду.