Между обкладками конденсатора существует электрическое поле (ЭП), энергия которого
. В катушке, по которой протекает ток
, создается магнитное поле (МП) с энергией
. Полная энергия колебательного контура равна сумме этих энергий:
. (8)
Полная энергия колебаний остается постоянной, так как тепловые потери энергии при протекании тока отсутствуют:
, благодаря тому, что активное сопротивление контура
. Но в контуре при колебаниях происходят взаимные превращения энергии электрического и магнитного полей. Графики изменения со временем колеблющихся величин в ИКК представлены на рис. 2.
Рис. 2
|
|
1.4. Волновые процессы. Параметры и уравнение бегущей волны
Волновой процесс, или волна – процесс распространения колебаний некоторой величины
. Электромагнитная волна (ЭМВ) – распространение в пространстве переменного электромагнитного поля. Волна называется гармонической, если колебания характеристик полей: напряженности ЭП
и напряженности МП
являются гармоническими. В ЭМВ колеблющаяся величина
– это
.
В гармонической волне функция
является 1) периодической во времени, т. е. в каждой точке пространства колебания величины
происходят по гармоническому закону с периодом
(рис. 3а), и 2) периодической в пространстве – фаза колебаний повторяется в пространстве с периодом
, называемым длиной волны (рис. 3б).
Длина волны
равна расстоянию, которое проходит волна за период колебаний:
,
где период
; в результате
. (9)
Здесь
– фазовая скорость волны (скорость переноса фазы колебаний);
– волновое число.
Бегущей называют такую волну, которая (в отличие от стоячей волны) переносит в пространстве энергию. По форме фронта волна может быть плоской или сферической; для этих волн фронт волны, соответственно, плоскость и сфера.
;
. (10)
Здесь
– амплитуды напряженностей электрического и магнитного полей ЭМВ;
– циклическая частота волны;
– волновое число;
– фазовая скорость волны;
– фаза плоской волны.
Уравнения волны (10) выявляют следующие свойства ЭМВ. Эта волна является
поперечной: колеблющиеся векторы
![](/findoutsu/baza1/3791494595820.files/image079.png)
перпендикулярны направлению распространения волны – оси
![](/findoutsu/baza1/3791494595820.files/image064.png)
и скорости волны
![](/findoutsu/baza1/3791494595820.files/image080.png)
. Напряженности полей
![](/findoutsu/baza1/3791494595820.files/image081.png)
колеблются в одинаковой фазе, при этом их максимумы
![](/findoutsu/baza1/3791494595820.files/image082.png)
достигаются одновременно и в одной и той же точке пространства; также и нули (
![](/findoutsu/baza1/3791494595820.files/image083.png)
) достигаются одновременно. Мгновенная (в данный момент времени
![](/findoutsu/baza1/3791494595820.files/image008.png)
) картина полей в ЭМВ, бегущей вдоль оси
![](/findoutsu/baza1/3791494595820.files/image064.png)
, показана на рис. 4.
При распространении ЭМВ в среде скорость волны
, зависит от свойств среды и определяется следующей формулой:
,
где
– диэлектрическая и магнитная проницаемости среды.