II.2.1. Producerea oscilațiilor electromagnetice libere într-un circuit LC.

👀 Experiment: Studiul descărcării unui condensator printr-o bobină

În studiul circuitelor RLC de curent alternativ s-a constatat faptul că se poate realiza starea de rezonanță dacă tensiunea de alimentare a circuitului are o perioadă de oscilație egală cu perioada proprie de oscilație a circuitului. În cele ce urmează vom studia în ce condiții un circuit RLC poate produce oscilații electromagnetice libere, adică oscilații libere ale tensiunii și intensității.

• Când comutatorul K₁ este pe poziția 1, condensatorul se încarcă cu sarcina Q.

• Când comutatorul K₁ este pe poziția 2, condensatorul se poate descarca pe un circuit în care poate predomina efectul rezistiv sau inductiv.

• Cu ajutorul osciloscopului electronic și al comutatorului K₂ se poate vizualiza graficul variației în timp a tensiunii la bornele condensatorului când K₂ este pe poziția 3 și graficul variației intensității curentului electric de descărcare când K₂ este pe poziția 4. Când avem K₂ un comutator electronic, pe ecranul osciloscopului apar simultan cele două grafice.

1) Dacă în circuit predomină efectul rezistiv, avem:

În acest caz descărcarea condensatorului este aperiodică, deoarece energia înmagazinată de condensator la încărcare se transformă în căldură prin efect Joule. T.e.m. de autoinducție este insuficientă pentru a produce reîncărcarea condensatorului schimbându-i polaritatea.

2) Dacă în circuit predomină efectul inductiv, avem:

În acest caz descărcarea condensatorului este periodică. La descărcarea condensatorului pe o bobină, oscilațiile tensiunii la bornele condensatorului sunt însoțite de oscilații ale intensității curentului electric prin circuit, acestea datorându-se numai energiei inițiale acumulată de condensator.

Circuitul format dintr-un condensator și o bobină poate produce oscilații electromagnetice libere, numindu-se circuit oscilant.

Oscilaţiile tensiunii şi curentului se produc fără acţiunea vreunei surse de energie din exterior, ci numai datorită excitaţiei iniţiale, ca urmare a încărcării condensatorului. Oscilaţiile de acest fel se numesc oscilaţii electromagnetice libere.

În circuitul format dintr-un condensator și o bobină, cele două componente vor face schimb de energie între ele creând propria lor variație alternativă a tensiunii și a curentului.