ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.03.2024
Просмотров: 7
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Физика
9 класс
Тема: «ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ»
Цель урока: изучить понятие электромагнитные колебания и изучить формулу Томсона
Задачи:
Воспитательная: воспитать культуру физического труда; внимательность при объяснении нового материала.
Образовательная: Дать понятие математическому и пружинному маятнику, изучить понятие электромагнитные колебания и изучить формулу Томсона
Развивающая: способствовать развитию мыслительной деятельности.
Требования к знаниям и умениям:
Учащиеся должны знать:
-что называется свободным и вынужденным колебанием
- что называется колебательным контуром, определение электромагнитных колебаний
Учащиеся должны уметь:
- вычислять 1, Т, т, к, и на основании формул для периода матем. и пружинного маятников;
- решать качественные задачи, объяснять явления на основе изученного;
- применять формулу Томсона при решении задач
Тип урока: комбинированный урок
Программное обеспечение: учебник, рабочая тетрадь, доска, справочный материал и предлагаемый учителем дополнительный материал.
План:
I Орг. момент
II Проверка домашнего задания
III Устный опрос по прошедшим темам: «Превращение энергии при колебательном движении»
IV Изучение нового материала:
1.Электромагнитные колебания
2. Формула Томсона
3. Решение задач
V Подведение итогов
VI Домашнее задание
Ход урока:
I Орг. момент
II Проверка домашнего задания:
III Устный опрос по прошедшим темам: «колебательное движение»
- В каком положении кинетическая энергия тела в колебательном движении наибольшая? Почему?
- В каком положении потенциальная энергия пружинного маятника наибольшая? Почему?
- Чему равна полная энергия колебательного тела в любой точке траектории?
- Какие примеры затухающего колебания вы можете привести?
IV Изучение нового материала:
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ
Электромагнитные колебания могут быть свободными и вынужденными.
Свободные электромагнитные колебания – это периодически повторяющиеся изменения заряда, напряжения и силы тока.
Свободные электрические колебания происходят в колебательном контуре, состоящем из конденсатора емкостью С и катушки индуктивностью L. После зарядки конденсатора, в колебательном контуре вследствие явления самоиндукции происходят периодические превращения энергии электрического поля заряженного конденсатора в энергию магнитного поля катушки с током. Если сопротивление проводов контура можно пренебречь, такой контур является идеальным и в нем происходят незатухающие электромагнитные колебаниязаряда и напряжения на обкладках конденсатора и силы тока в катушке индуктивности.
Колебания заряда происходят по закону косинуса: q=qmaxcosωt
Так как напряжение на конденсаторе равно U=q/C,то колебания напряжения происходят так же по закону косинуса: u=Umaxcosωt, где Umax=qmax/C
Мгновенное значение силы тока в катушке равно i=q’t
i = - Imaxsinωt или i = Imaxcos (ωt +π/2),где Imax= qmaxω.
Графики колебаний заряда, напряжения и силы тока:
Период колебаний зависит от емкости конденсатора С и индуктивности L катушки:
Частота колебаний, как и для механических, обратна периоду колебаний ν= 1 / Т.
Собственная (циклическая)частота зависит так же от параметров колебательного контура:
В колебательном контуре происходят периодические превращения энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля катушки. Если колебания незатухающие, то можно применить закон сохранения энергии:
Вынужденные электромагнитные колебания – переменный ток. Он возникает в результате вращения рамки в магнитном поле (или вращения магнита внутри рамки) вследствие явления электромагнитной индукции.
При вращении рамки с угловой скоростью ω= 2πνменяется угол между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции. В результате магнитный поток меняется по закону: Ф = BSNcos ωt,гдеBSN= Фmax.
Тогда в рамке возникает переменная ЭДС индукции ei= - Ф’
ei=ℰmaxsinωt, где ℰmax=BSNω
По закону Ома для участка цепи возникает переменный ток
i = ei/ R, i =Imaxsin ωt, где Imax= BSNω/R.
Если колебательный контур подключить к источнику переменного тока, то в нем будет наблюдаться резонанс (резкое возрастание амплитуды колебаний силы тока) при выполнении условия: частота переменного тока равна собственной частоте колебательного контура, т.е. ω= ω0.
Трансформатор – это устройство для преобразования напряжения, состоящее из двух катушек с разным числом витков, надетых на общий сердечник. Работа трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции.
Напряжение на вторичной обмотке зависит от числа витков в первичной и вторичной обмотках:
k - коэффициент трансформации. При k > 1, трансформатор понижающий, при k < 1 – повышающий.
Период свободного электромагнитного колебания в колебательном контуре вычисляется через индуктивность контура (L) и емкость (С) по формуле:
В честь него это выражение называется формулой Томсона.
Формула Томсона названа в честь английского физика Уильяма Томсона, который вывел её в
1853 году, и связывает период собственных электрических или электромагнитных колебаний в контуре с его ёмкостью и индуктивностью.
Для того чтобы получить период (Т) в секундах (с), индуктивность (L) должна быть выражена в генри (Гн), а емкость (С) — в фарадах (Ф).
Решение задач:
1. Чему равен период собственных колебаний в контуре, если его индуктивность 2,5 Гн, а емкость 1,5 мкФ?
| Дано: |   Т =12,18 * 10-3с = 12,18мс |
| L = 2.5 Гн С = 1,5 мкФ = 1,5*10-6 Ф | |
| Т – ? |
2. Для демонстрации медленных электромагнитных колебаний собирается колебательный контур с конденсатором, емкость которого равна 2,5 мкФ. Какова должна быть индуктивность катушки при периоде колебания 0,2 с?
| Дано: | Решение: | |
| C=2,5мкФ=2,5 10-6 Ф T=0,2 c |   | Ответ:  |
| L-? |
3. Тело массой 200 г, подвешенное на пружине с жесткостью 16 Н/м колеблется с амплитудой 2 см в горизонтальной плоскости. Определите циклическую частоту колебания тела и энергию системы.
4. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 250 пФ и катушки индуктивностью 10 мГн. Определите период и частоту свободных колебаний.
5. Необходимо собрать колебательный контур частотой 3 мГц, используя катушку индуктивностью 1,3 мГн. Какова должна быть емкость конденсатора?
Подведем итоги урока
Домашнее задание: повт. § 29 упр 24
1. Чему равен период собственных колебаний в контуре, если его индуктивность 2,5 Гн, а емкость 1,5 мкФ?
2. Для демонстрации медленных электромагнитных колебаний собирается колебательный контур с конденсатором, емкость которого равна 2,5 мкФ. Какова должна быть индуктивность катушки при периоде колебания 0,2 с?
3. Тело массой 200 г, подвешенное на пружине с жесткостью 16 Н/м колеблется с амплитудой 2 см в горизонтальной плоскости. Определите циклическую частоту колебания тела и энергию системы.
4. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 250 пФ и катушки индуктивностью 10 мГн. Определите период и частоту свободных колебаний.
5. Необходимо собрать колебательный контур частотой 3 мГц, используя катушку индуктивностью 1,3 мГн. Какова должна быть емкость конденсатора?
Решение задач:
1. Чему равен период собственных колебаний в контуре, если его индуктивность 2,5 Гн, а емкость 1,5 мкФ?
2. Для демонстрации медленных электромагнитных колебаний собирается колебательный контур с конденсатором, емкость которого равна 2,5 мкФ. Какова должна быть индуктивность катушки при периоде колебания 0,2 с?
3. Тело массой 200 г, подвешенное на пружине с жесткостью 16 Н/м колеблется с амплитудой 2 см в горизонтальной плоскости. Определите циклическую частоту колебания тела и энергию системы.
4. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 250 пФ и катушки индуктивностью 10 мГн. Определите период и частоту свободных колебаний.
5. Необходимо собрать колебательный контур частотой 3 мГц, используя катушку индуктивностью 1,3 мГн. Какова должна быть емкость конденсатора?
1. Чему равен период собственных колебаний в контуре, если его индуктивность 2,5 Гн, а емкость 1,5 мкФ?
2. Для демонстрации медленных электромагнитных колебаний собирается колебательный контур с конденсатором, емкость которого равна 2,5 мкФ. Какова должна быть индуктивность катушки при периоде колебания 0,2 с?
