Drgania elektryczne - periodyczne zmiany natężenia i napięcia prądu w obwodzie elektrycznym, którym towarzyszą drgania natężenia pola elektrycznego i magnetycznego w przestrzeni otaczającej obwód. Częstość zmian natężenia prądu w obwodzie w przypadku drgań elektrycznych wymuszonych w stanie ustalonym równa jest częstości przyłożonego źródła napięcia, amplituda zaś tego prądu wynosi :
Gdzie :
E0 - amplituda siły elektromotorycznej
R - opór omowy obwodu
C - pojemność
L - indukcyjność obwodu
ω - częstość kołowa obwodu
Drgania elektryczne zachodzą również w bardziej złożonych obwodach elektrycznych stosowanych np.: w radiotechnice, w liniach energetycznych, w rezonatorach objętościowych itp. Drgania elektryczne, których amplituda maleje w czasie, noszą nazwę drgań elektrycznych tłumionych. Przy tłumieniu następuje przemiana energii drgań elektrycznych w inne energie. W przypadku drgań elektrycznych wielkiej częstotliwości (szczególnie w drganiach obwodów otwartych - antenach ) tłumienie występuje wskutek wypromieniowania energii.
Drgania elektryczne tłumione - drgania w których amplituda nie jest stała lecz maleje w czasie wskutek rozpraszania się energii układu drgającego. W układach drgających elektrycznych straty energii są związane z rezystancją przewodników oraz polaryzacją w dielektrykach i ferromagnetykach, a energia jest wypromieniowywana w postaci fal elektromagnetycznych. Równanie drgań tłumionych układu o jednym stopniu swobody ma postać :
Gdzie :
β - współczynnik tłumienia
ω0 - częstość kołowa drgań harmonicznych swobodnych
t - czas
W układzie drgającym o rezystancji R i indukcyjności L, β=R/2L . Dla β<ω0 układ wykonuje drgania tłumione opisane funkcją :
Gdzie :
- częstość kołowa drgań tłumionych
amplituda drgań tłumionych malejąca wykładniczo w czasie
Dekrement logarytmiczny tłumienia δ - jest to stosunek dwóch kolejnych wychyleń następujących po sobie w odstępach okresu T:
Czas τ, po upływa którego amplituda drgań tłumionych zmniejsza się e - krotnie ( e - podstawa logarytmu naturalnego ), nazywa się czasem relaksacji :
Dobroć Q - wielkość bezwymiarowa charakteryzująca własności rezonansowe układu drgającego. W przypadku rezonansu elektrycznego szeregowego ( rezonansu napięć ) dobroć obwodu wskazuje, ile razy amplituda napięcia na pojemności jest przy rezonansie większa od napięcia zewnętrznego źródła siły elektromotorycznej. W przypadku rezonansu równoległego (rezonans prądów) dobroć obwodu wskazuje, ile razy amplituda natężenia w obwodzie równoległym jest przy rezonansie większa od amplitudy natężenia prądu zewnętrznego źródła prądu. Z energetycznego punktu widzenia dobroć obwodu jest proporcjonalna do stosunku całkowitej energii elektromagnetycznej WL zmagazynowanej w obwodzie, do energii WT , traconej w ciągu jednego okresu drgań T na ciepło Joule'a.
Gdzie :
- maksymalna energia pola magnetycznego obwodu
Im - amplituda natężeń prądu płynącego w obwodzie
L - współczynnik samoindukcji obwodu
R - opór omowy obwodu
Prawa Kirchofa :
Algebraiczna suma wszystkich natężeń prądów schodzących się w węźle jest równa zero
n - liczba przewodników schodzących się w węźle
W dowolnym zamkniętym obwodzie ( dowolnie wybranym z rozgałęzionej sieci przewodników ) algebraiczna suma iloczynów natężeń prądów Ik i oporów Rk odpowiednich odcinków obwodu jest równa algebraicznej sumie sił elektromotorycznych εk ( ogniw, akumulatorów, prądnic, baterii ) istniejących w tym obwodzie :
m - liczba odcinków w zamkniętym obwodzie
Prawo Ohma - prawo stwierdzające, że natężenie prądu elektrycznego I płynącego przez przewodnik (np. metal, elektrolit ) jest wprost proporcjonalne do napięcia U panującego na jego końcach jeśli jest tylko utrzymywana stała temperatura przewodnika:
Prawo Ohma dla gęstości prądu- gęstość prądu przewodnictwa jest proporcjonalna do natężenia E pola elektrycznego w przewodniku i ma taki sam kierunek, tj.
Gdzie:
γ - współczynnik proporcjonalności nazywany przewodnością właściwą (przewodnictwem właściwym)
p=1/γ - oporność elektryczna właściwa (opór właściwy) ośrodka
