発振回路
完璧なコンデンサとコイル。振動がどのように起こるか、コイルの磁場が増加または消滅するときに電子がどこで移動するか。
発振回路は、コイルとコンデンサで構成される閉電気回路です。コイルのインダクタンスを文字 L で表し、コンデンサの電気容量を文字 C で表します。発振回路は、自由高調波電磁振動が発生する最も単純な電気システムです。
もちろん、実際の発振回路には常にキャパシタンス C とインダクタンス L だけでなく、アクティブ抵抗 R を持つ接続ワイヤも含まれていますが、抵抗についてはこの記事の範囲外としておきます。それについては学習できます。振動システムの品質係数に関するセクションを参照してください。そこで、理想的な発振回路を検討し、コンデンサから始めます。
完璧なコンデンサがあるとします。バッテリーから電圧 U0 まで充電しましょう。つまり、通常示されているように、上部プレートが「+」、下部プレートが「-」になるようにプレート間に電位差 U0 を作成します。
どういう意味ですか？これは、外力源の助けを借りて、負の電荷 Q0 (電子からなる) の一部をコンデンサの上部プレートから下部プレートに移動させることを意味します。その結果、過剰な負電荷がコンデンサの底部プレートに現れ、上部プレートにはまさにその量の負電荷が不足し、過剰な正電荷が生じます。結局のところ、最初はコンデンサは充電されていませんでした。これは、両方のプレートの同じ符号の電荷が完全に等しいことを意味します。
それで、 充電されたコンデンサ、上部プレートは下部プレートに対して正に帯電し（電子が欠落しているため）、下部プレートは上部プレートに対して負に帯電します。原則として、他の物体にとって、コンデンサは電気的に中性ですが、その誘電体の内部には、反対側のプレート上の反対の電荷が相互作用する電界が存在します。つまり、それらは互いに引き合う傾向がありますが、誘電体はその性質上、 、これが起こることを許可しません。この時点で、コンデンサのエネルギーは最大となり、ECm に等しくなります。
ここで、理想的なインダクタを考えてみましょう。この経路は、電気抵抗がまったくないワイヤで構成されています。つまり、電荷を妨げることなく電荷を通過させる完全な能力を備えています。新たに充電したコンデンサと並列にコイルを接続しましょう。
何が起こるか？前述のように、コンデンサのプレート上の電荷は相互作用し、互いに引き合う傾向があります。コンデンサが充電されたときに、下側のプレートからの電子は上側のプレートに戻る傾向があります。これは、コンデンサが充電されたときに電子がそこから下側に強制的に引きずられるためです。 。電荷系は電気的平衡状態に戻る傾向があり、その後、コイルが取り付けられます。これは、インダクタンス (電流が流れるときに磁場によって電流が変化するのを防ぐ能力) を持つ螺旋状にねじられたワイヤです。 ！
下部プレートからの電子は、コイルのワイヤを通ってコンデンサの上部プレートに突入します（同時に、正電荷が下部プレートに突入すると言えます）が、すぐにそこに滑り込むことはできません。
なぜ？コイルにはインダクタンスがあり、その中を移動する電子はすでに電流であり、電流があるということはコイルの周りに磁場が存在するはずであるため、より多くの電子がコイルに入るほど、電流は大きくなり、磁場も大きくなりますコイル周りが見えてきます。
コンデンサの底部プレートからの電子がすべてコイルに入ると、コイル内の電流は最大 Im になり、コイルの周囲の磁場は、導体内でこの量の移動電荷が生成できる最大値になります。この時点で、コンデンサは完全に放電され、そのプレート間の誘電体の電場のエネルギーはゼロ EC0 に等しくなりますが、このエネルギーはすべてコイル ELm の磁場に含まれます。
そして、コイルの磁場は減少し始めます。コイルを支えるものが何もないからです。コイルに出入りする電子がなくなり、電流がなくなり、コイルの周りの磁場が消えることで渦電場が発生します。そのワイヤーの中で、電子が熱望されていたトッププレートコンデンサにさらに電子を押し込みます。そして、すべての電子がコンデンサの上部プレート上にある瞬間、コイルの磁場はゼロ EL0 に等しくなります。そして今度は、コンデンサは最初に充電された方向とは逆方向に充電されます。
コンデンサの上部プレートは負に帯電し、下部プレートは正に帯電します。コイルはまだ接続されており、そのワイヤは依然として電子が流れるための自由経路を提供していますが、元の符号とは逆ではあるものの、コンデンサのプレート間の電位差が再び実現されます。
そして、電子は再びコイルに突入し、電流は最大になりますが、今度は逆方向を向いているため、逆方向の磁場が生成され、すべての電子が（下に移動するにつれて）コイルに戻ると、 、磁場はもはや蓄積されなくなり、減少し始め、電子はコンデンサの下部プレートにさらに押し込まれます。
そして、コイルの磁場がゼロに等しくなった瞬間、それは完全に消え、コンデンサーの上部プレートは再び下部プレートに対してプラスに帯電します。コンデンサーの状態は初期状態とほぼ同じです。 1 つの振動の全サイクルが発生しました。などなど...これらの振動の周期は、コイルのインダクタンスとコンデンサの静電容量に応じて、トムソンの公式で求められます。
