Elektromagnetne oscilacije




Prekidač K je u položaju kao na slici, a kondenzator kapaciteta C se napuni nekom količinom elektriciteta q0. Prebacimo prekidač K u drugi položaj i time povežimo krajeve kondenzatora sa solenoidnom induktivnosti L. Smatramo sa u kolu nema termogenog otpora. Da bismo pratili promjene u kolu priključimo na njega osciloskop. Na ekranu osciloskopa u slučaju b pojavit će se sinusoida, što znači da se napon na krajevima solenoida mijenja periodično. Kondenzator se prazni kroz solenoid i pri tome dolazi do oscilovanja elektriciteta u kolu. Zato se električno kolo naziva oscilatorno kolo.
 

Elektromagnetne oscilacije predstavljaju naizmjenično pretvaranje električne energije u magnetnu i obratno. 
Dobivaju se u posebnom električnom kolu - oscilatornom kolu koje se sastoji od kondenzatora i zavojnice, te može biti otvoreno i zatvoreno. Sada ćemo vam opisati to pretvaranje energija.



Neka je u početnom trenutku t0 napon između ploča kondenzatora U0,a električno polje usmjereno od pozitivno naelektrisane ploče kondenzatora ka negativnoj. Struja u kolu i jednaka je nuli, a ukupna energija jednaka je energiji električnog polja kondenzatora. Nakon trenutka t0 kroz ocilatorno kolo će poteći struja. Elektroni se kreću od negativne  ploče kondenzatora ka pozitivnoj, usljed čega se povećava struja kroz kolo i snižava razlika potencijala između ploča. Istovremeno dolazi do porasta indukcije magnetnog polja B u solenoidu. U trenutku t1 kondenzator se potpuno ispraznio i razlika potencijala je pala na nulu. Istovremeno, jačina struje je maksimalna, a ukupna energija je jednaka energiji magnetnog polja. Indukcija magnetnog polja je maksimalna. Pošto je napon jednak nuli i jačina struje treba da padne na nultu vrijednost. Međutim, pri smanjivanju struje smanjuje se i magnetno polje u solenoidu, tako da se javlja indukovano električno polje koje tjera elektrone i dalje u istom smjeru. Indukcija magnetnog polja se smanjuje, uz istovremeno povećavanje jačine električnog polja. U trenutku t2 električno polje je maksimalno, ali suprotnog smjera od onoga u početnom tenutku. Napon na pločama kondenzatora je maksimalan,ali suprotnog smjera, jačina struje je jednaka nuli, a ukupna energija je ista kao i u početnom trenutku. Od trenutka t2 do tenutka t3 kondenzator se ponovo prazni, dok struja, koja sada teče u suprotnom smjeru, raste sve dok  ne dostigne maksimum, ali suprotnog smjera. Istovremeno, indukcija magnetnog polja je maksimalna i suprotnog smjera od one u trenutku t1. Konačno, u vremenskom intervalu od t3 do t4, kondenzator se puni do napona U0,a struja pada na nultu vrijednost, tako da je u trenutku t4 oscilatorno kolo isto kao u početnom trenutku t1. Nakon trenutka t4 sve se ponovo ponavlja na isti način.

 

Električna energija se stvara u kondenzatoru, a magnetna u zavojnici:
-električna energija: WE=Cu2/2
-magnetna energija: WB=Li2/2
Za ove energije vrijedi zakon o održanju energije, pa ćemo pisati:

W=Cu2/2+Li2/2=konst.
W=CU02/2=LI02/2