Elektromaqnit rəqslərinin periodu və tezliyi. Tomson düsturu

 Elektromaqnit rəqslərinin periodu və tezliyi. Tomson düsturu

Bir tam elektromaqnit rəqsinə sərf olunan zaman müddətinə elektromaqnit rəqslərin periodu deyilir. Elektromaqnit rəqslərinin periodunu tapmaq üçün zamanı rəqslərin sayına bölmək lazımdır:

Rəqs konturunda yaranmış sərbəst elektromaqnit rəqslərinin periodu – Tomson düsturu: 

1 saniyə ərzində baş verən elektromaqnit rəqslərin sayına rəqs tezliyi adlanır. Rəqs tezliyini tapmaq üçün rəqslərin sayını zamana bölmək lazımdır:

Elektromaqnit rəqslərin periodu və tezliyi arasında əlaqə:

2π san ərzində baş verən elektromaqnit rəqslərin sayına elektromaqnit rəqslərin tezliyi deyilir:

Rəqs konturunda yaranmış sərbəst elektromaqnit rəqslərin tezliyi:

Rəqs konturunda yaranmış sərbəst elektromaqnit rəqslərin dövrü tezliyi: 

Rəqs konturunda yaranmış sərbəst elektromaqnit rəqslərinin periodu, tezliyi və dövri tezliyi yalnız sarğacın L induktivliyindən və kondensatorun C tutumundan asılıdır. 

Elektromaqnit rəqsləri

 Elektromaqnit rəqsləri

Cərəyan şiddətinin, gərginliyin, elektrik yükünün zamana görə periodik dəyişməsi elektromaqnit rəqsləri adlanır. 

Elektromaqnit rəqslərinin meydana gəldiyi ən sadə mexanizm – kondensatordan, sarğacdan və birləşdirici naqillərdən ibarət olan rəqs konturudur. 

Kondensatoru sabit cərəyan mənbəyi vasitəsi ilə yükləyək. Bundan ötrü çeviricini А vəziyyətinə gətirək. Bu halda kondensatorun üst lövhəsi müsbət, alt lövhəsi isə mənfi yüklənəcək.

Başlanğıc anda, yəni ki t = 0 olduqda:

         -  Kondensatorun yükü, gərginliyi, elektrik sahəsinin enerjisi maksimaldır: 

q = qmax    ⇔   U = Umax   ⇔   

         -  Cərəyan şiddəti, maqnit seli və maqnit sahəsinin enerjisi sıfıra bərabərdir: 

I = 0 ⇔ Ф = 0 ⇔ Wmaqn=0.

Çeviricini B vəziyyətinə gətirdikdə, kondensator boşalmağa başlayacaq. Konturda elektrik cərəyanı yaranacaq. Kondensatorun boşalması bir an ərzində yox, tədricən baş verir. Dövrədəki cərəyan şiddəti də tədricən artacaq. Cərəyan şiddətinin kəskin artmasına, sarğacda yaranmış öz-özünə induksiya EHQ-sı mane olacaq. 

Çeviricini B vəziyyətinə

gətirdikdə, kondensator boşalmağa başlayacaq. Konturda elektrik cərəyanı yaranacaq. Kondensatorun boşalması bir an ərzində yox, tədricən baş verir. Dövrədəki cərəyan şiddəti də tədricən artacaq. Cərəyan şiddətinin kəskin artmasına, sarğacda yaranmış öz-özünə induksiya EHQ-sı mane olacaq. 

Çeviricini B vəziyyətinə gətirdikdən sonra, yəni ki  ərzində: 

         -  Kondensator boşalır, eyni zamanda lövhələr arasındakı gərginlik və elektrik sahəsinin enerjisi də azalır 

q↓   ⇔U↓   ⇔Wel↓.

         -  Sarğacdan keçən cərəyan şiddəti, maqnit seli və sarğacda yaranmış maqnit sahəsinin enerjisi artır: 

I↑   ⇔Ф↑⇔Wmaqn↑.

---

Müəyyən müddətdən sonra kondensator tamamilə boşalır. Zənn etmək olar ki, kondensatorun boşalmasından sonra cərəyan kəsilməlidir. Lakin bu baş vermir, cərəyanın ani kəsilməsinə, sağacda yaranmış öz-özünə induksiya EHQ-sı mane olur.

Kondensatorun tamamilə boşalması zamanı, yəni ki zamanın  anında:

         -  Kondensatorun yükü, gərginlik, elektrik sahəsinin enerjisi sıfıra bərabər olacaq: 

q = 0   ⇔   U = 0   ⇔   Wel = 0.

         -  Cərəyan şiddəti, maqnit seli və maqnit sahəsinin enerjisi maksimal qiymət alacaq: 

I = Imax  ⇔   Ф = Фmax  ⇔  

---

Daha sonra konturda cərəyan şiddəti azalır, kondensator yenə yüklənir, lakin bu hadisə tədricən baş verir. Kondensatorun alt lövhəsi müsbət yükə, üst lövhəsi isə mənfi yükə malik olur. 

Kondensatorun yüklənməsi zamanı, yəni ki  ərzində:

         -  Kondensatorun lövhələri arasındakı gərginlik və elektrik sahəsinin enerjisi artır: 

q↑   ⇔   U↑   ⇔   Wel↑.

         -  Sarğacdan keçən cərəyan şiddəti, maqnit seli və maqnit sahəsinin enejisi azalır: 

I↓   ⇔   Ф↓   ⇔  Wmaqn↓.

Müəyyən vaxtdan sonra sarğacdan keçən cərəyan şiddəti sıfıra bərabər olur, kondensatorun yükü isə maksimal qiymətinə çatır. 

Kondensatorun tam yüklənməsi anında, yəni ki  olduqda:

          -  Kondensatorun yükü, gərginlik, elektrik sahəsinin enerjisi maksimaldır: 

q = qmax  ⇔   U = Umax   ⇔   Wel = Wmax.

          -  Cərəyan şiddəti, maqnit seli, maqnit sahəsinin enerjisi sıfıra bərabərdir: 

I = 0 ⇔ Ф = 0 ⇔ Wmaqn = 0.

      

Qeyd edək ki, yuxarıda göstərilən proses – bir tam rəqs deyil, rəqsin yarısısdır. Sonrakı zaman fasiləsində kondensator yenidən boşalır, konturda cərəyan yaranır, lakin bu dəfə əks istiqamətdə. 

Beləliklə, rəqs konturundakı kondensatorun yükü, cərəyan şiddəti və maqnit seli periodik dəyişir – elektromaqnit rəqsləri yaranır. 

Rəqs konturunda enerjinin çevrilməsi

Rəqs konturunda enerjinin çevrilməsi

Rəqs konturun tam elektromaqnit enerjisi elektrik və maqnit sahəsinin enerjilərinin cəminə bərabərdir: 

W = Wel + Wmaq.

Tam elektromaqnit enerji, elektrik sahəsinin və maqnit sahəsinin enerjilərinin maksimal qiymətinə bərabərdir: 

Kondensatorun yükü və sarğacdakı cərəyan şiddəti dəyişdiyinə görə, konturdakı elektrik və maqnit sahələrinin enerjisi də dəyişir. 

Rəqs konturun elektrik sahəsinin enerjisi: 

    ⇔    Wel = W ∙ cos2 ωt.

Rəqs konturunun maqnit sahəsinin enerjisi: 

    ⇔    Wmaq = W ∙ sin2 ωt

Elektrik sahəsinin və maqnit sahəsinin enerjisinin zamandan asılılıq qrafiki:

Harmonik rəqslərində elektrik sahəsinin enerjisinin maqnit sahəsinin enerjisindən asılılığı sonrakı ifadə ilə müəyyən olunur:

Wel = W – Wmaq.

Wel. elektrik sahəsinin enerjisinin Wmaq maqnit sahəsinin enerjisindən asılılıq qrafiki.

Maqnit sahəsinin enerjisinin maksimal qiyməti və elektrik sahəsinin maksimal qiyməti rəqs konturunun tam elektromaqnit enerjisinə bərabərdir:

Wel.max = Wmaq.max = W.

A nöqtəsinə uyğun elektrik və maqnit sahələrinin cəmi tam elektromaqnit enerjiyə bərabərdir:

Wel + Wmaq = W.

Enerji itkisi olmayan ideal rəqs konturunda yaranan tam elektromaqnit enerjisi zamandan asılı deyil və zamandan asılı olan kəmiyyətlərdən asılı deyil: 

W(t) = const.

Tam elektromaqnit enerji kondensatorun yükünün ani qiymətindən asılı deyil 

W(q) = const,

ona görə ki, bu kəmiyyət zamandan asılıdır q = qmax ∙ cos ωt. 

Konturun tam elektromaqnit enerjisi maqnit sahəsinin enerjisinin ani qiymətindən asılı deyil 

W(Wmaq) = const.

Məlum olduğu kimi, maqnit sahəsinin enerjisi də zamana görə dəyişən kəmiyyətdir 

Elektromaqnit rəqslərini ossilloqrafın köməyi ilə müşahidə etmək mümkündür.

Elektromaqnit dalğaları

Elektromaqnit dalğası

Məlum olduğu kimi, maqnit sahəsi zamana görə dəyişərək, dəyişən elektrik sahəsi yaradır. Öz növbəsində dəyişən elektrik sahəsi maqnit sahəsi yaradır. Birlikdə bu sahələr elektromaqnit sahəsini təşkil edir. Maksvel zənn edib ki, elektrik və maqnit sahəsinin rəqsləri fəzada elektromaqnit dalğaları şəklində yayıla bilər.

Elektromaqnit dalğası – elektrik və maqnit rəqslərinin fəzada yayılmasıdır.

Elektromaqnit dalğasının mənbəyi – təcillə hərəkət edən yüklü zərrəciklərdir.

Zərrəciyin elektromaqnit dalğasını ətrafa saçması sonrakı şərtlər daxilində baş verir:

        1.  Zərrəcik elektrik yükünə malik olmalıdır;
        2.  Təcillə hərəkət etməlidir:
            -  Tormozlanma;
            -  Sürətlənmə, yeyinləşən hərəkət;
            -  Çevrə üzrə hərəkət;
            -  Rəqsi hərəkət.

Adi elektromaqnit dalğası iki toplanandan ibarətdir: elektrik sahəsinin intensivliyi və maqnit sahəsinin induksiya vektorunun dövri dəyişməsindən. Elektrik sahəsinin intensivliyi, maqnit sahəsinin induksiya vektoru və dalğanın yayılma istiqaməti bir birinə perpendikulyardır: 

Elektrik və maqnit sahəsinin rəqsləri fazaca üst-üstə düşür. Elektromaqnit dalğasındakı elektrik sahəsinin intensivliyinin rəqsləri və maqnit sahəsinin induksiya vektorunun rəqsləri arasındakı fazalar fərqi sıfıra bərabərdir: Δφ=0. 

Bütün elektromaqnit dalğaları vakuumda eyni sürətlə yayılır. Bu sürət təbiətdə ən yüksək sürətdir və qiymətcə c=3∙108 - dir. 

Elektromaqnit dalğasının mühitdə olan sürəti mühitin xassələrindən aslıdır. Vakuumdan mühitə, mühitdən vakuuma, bir mühitdən digər mühitə keçdikdə elektromaqnit dalğasının sürəti dəyişir.

Vakuumdan mühitə keçdikdə EM dalğasının sürəti n dəfə azalır: 

Burada n – mühitin sındırma əmsalı adlanır və elektromaqnit dalğası vakuumdan mühitə keçdikdə onun sürəti neçə dəfə azaldığını göstərir. Vakuumdan mühitə keçdikdə elektromaqnit dalğasının sürəti və dalğa uzunluğu n dəfə azalır:

Sonuncu düsturda λ0 – vakuumda yayılan elektromaqnit dalğasının uzunludur, λ – mühitdə yayılan həmin dalğanın uzunludur.

Elektromaqnit dalğasını şüalandıran ən sadə cihaz – sarğacdan, kondensatordan və birləşdirici naqillərdən ibarət olan sadə rəqs konturudur. 

Rəqs konturun şüaladığı radiodalğaların dalğa uzunluğu:  

Rəqs konturunun şüaladığı radiodalğaların tezliyi: 

Müəyyən olunub ki, şüalanma intensivliyi rəqs tezliyindən asılıdır. Elektromaqnit rəqslərinin tezliyi nə qədər yüksək olarsa, şüalanmanın intensivliyi də o qədər də böyük olacaq. Adi rəqs konturu çox zəif şüalanır, ona görə ki bu konturun rəqs tezliyi çox kiçikdir. Konturda yaranmış elektromaqnit rəqslərinin tezliyini artırmaq üçün kondensatorun tutumunu və sarğacın induktivliyinin azaltmağa çalışırlar. Bunu biz sarğacdakı sarğıların sayını azaltmaqla və kondensatorun lövhələrini bir birindən uzaqlaşdırmaqla nail ola bilərik.

Kondensatorun lövhələrini maksimal olaraq uzaqlaşdıraraq və eyni zamanda sarğacdakı sarğıların sayını azaldaraq açıq rəqs konturu alırıq. Açıq rəqs konturunun şüalanması, adi konturun şüalanmasıdan xeyli yüksəkdir.

Radodalğaların eninə olmasını təsdiq edən hadisə – radiodalğaların polyarizasiyasıdır.