Цель урока: получить основное уравнение, описывающее свободные электрические колебания в контуре; вывести формулу, с помощью которой можно вычислить период свободных электрических колебаний.
Ход урока
Проверка домашнего задания методом индивидуального опроса и решения задач
1. Как происходят превращения энергии в колебательном контуре?
2. Провести аналогию между электромагнитными и механическими колебаниями (по плакату)
3. Задача №1 из упр. 4.
Дано : q=10-5Кл; С=1·10-8; Q — ? Q = W = q2/2C = 10-5/2·10-8= 0,5 ·10-2Дж
4. Задача №2 из упр. 4
Дано: L =0,003 Гн, С = 13,4·10-12Ф; Т — ? Т = 2π QUOTE
= 6,28 QUOTE
=0,2·10-6c.
5. Контур состоит из конденсатора и активного сопротивления. Возникнут ли в такой системе свободные колебания.
Изучение нового материала
Рассмотрим количественную теорию процессов в колебательном контуре. Будем считать ,
что сопротивление всего контура R = 0. С помощью закона сохранения энергии получим уравнение, которое описывает свободные электрические колебания в контуре. Запишем уравнение: W = L i2/2 + q2/2C — эта энергия не меняется со временем, так как R=0. Производная полной энергии = 0, так как энергия постоянна.
( QUOTE
)′ +( QUOTE
)′ = 0 или (L i2/2)′ = — (q2/2C)′ — скорость изменения энергии магнитного поля равна скорости изменения энергии электрического поля. На то, что энергия магнитного поля убывает, а электрического – возрастает (и наоборот) показывает знак «минус»
Решим производные: L 2 I i′/2 = — 2 q q′/2C; I = lim QUOTE
= q′; L i′I = — qi/C;
q′′ = — q/ LC – основное уравнение описывающее свободные колебания в контуре. (Оно аналогично x′′= — k x/m – для механических колебаний)
Формула Томсона.
Коэффициент 1/LC — квадрат циклической частоты для электромагнитных колебаний; так как k/m- квадрат собственной частоты для механических колебаний.
ω0 = 1/LC; Период свободных колебаний определится по формуле:
Т= 2π/ ω0 = 2π QUOTE
– формула Томсона
С увеличением емкости и индуктивности увеличивается период свободных колебаний. Так как с увеличением индуктивности ток медленнее возрастает в единицу времени и медленнее уменьшается до нуля. Время для перезарядки конденсатора требуется больше, чем больше его емкость.
Гармонические колебания тока и заряда.
Колебания силы тока опережают колебания заряда по фазе на π/2.
x = xm QUOTE
— изменение координаты по гармоническому закону.
Запишем по аналогии уравнение для меняющегося заряда конденсатора: = q = qm QUOTE
Сила тока также изменяется по гармоническому закону:
I = q′ = — ω QUOTE
qm QUOTE
= Im QUOTE
Величина Im= qmω₀ -амплитуда колебаний силы тока.
Из – за потерь энергии эти колебания будут затухающими. Период колебания будет тем больше, чем больше сопротивление системы.
Закрепление изученной темы.
1 Пояснить разницу между вынужденными и свободными электрическими колебаниями.
2. Если увеличить емкость конденсатора в 2 раза, как изменится период свободных колебаний? (увеличится в 2 раза).
3. Конденсатор разряжается через катушку, как будут изменяться амплитуды колебаний тока и заряда?
Подведем итоги урока
Домашнее задание: § 30, упр. 4 № 3.
Related posts:
- Электроемкость. Энергия электрического поля 1. Электроемкость В курсе физики основной школы вы уже познакомились с конденсатором — устройством, предназначенным для накопления электрических зарядов. Например, плоский конденсатор (рис. 54.1) состоит из двух параллельных пластин, расстояние между которыми намного меньше их размеров. Эти пластины называют обкладками конденсатора. Между обкладками конденсатора находится диэлектрик. Им может быть, например, воздух. Но чаще пространство межу ... Читать далее...
- Закон Ома для полной цепи 1. Источник тока При прохождении тока в проводнике выделяется некоторое количество теплоты. Согласно закону сохранения энергии при этом в электрическую цепь должна поступать энергия. Может ли источником этой энергии быть электростатическое поле? Нет, не может, потому что при перемещении заряда вдоль всей цепи, то есть по замкнутой траектории, работа электростатического поля равна кулю. Следовательно, для ... Читать далее...
- Задачи и упражнения по теме «Электрические явления» 1. Как заряжена гильза 1 (рис. 111, а), если гильза 2 заряжена положительно? 2. Как заряжена гильза 2 (рис. 111, б), если гильза 1 заряжена отрицательно? 3. При соединении поврежденных проводов монтер надевает резиновые перчатки. Зачем он это делает? 4. При наливании бензина корпус бензовоза при помощи металлического проводника соединяют с землей. Зачем это делают? ... Читать далее...
- План-конспект урока по физике. Тема: Переменный электрический ток Цель урока: доказать учащимся, что свободные электромагнитные колебания в контуре не имеют практического применения; используются незатухающие вынужденные колебания, которые имеют большое применение на практике. Ход урока 1. Проверка домашнего задания методом тестирования Вариант – 1 №1 В каких случаях можно получить незатухающие электромагнитные колебания в контуре? А) При R =0 – контур не имеет сопротивления; ... Читать далее...
- Закон Ома для участка цепи В курсе физики основной школы вы уже познакомились с определением электрического тока и основными действиями тока. Напомним, что электрическим тоном называют направленное движение электрически» зарядов. За направление электрического тока условно принимают направление движения положительно заряженных частиц. В металлах носителями заряда являются отрицательно заряженные электроны, и направление движения электронов противоположно направлению тока. На рисунке 57.1 электроны ... Читать далее...
- Работа электрического поля. Разность потенциалов (напряжение) 1. Работа поля при перемещении заряда В этой главе мы рассматриваем электрическое поле, созданное покоящимися электрическими зарядами. Такое поле называют электростатическим. (В курсе физики 11-го класса мы рассмотрим также вихревое электрическое поле, которое порождается не электрическими зарядами, а изменяющимся магнитным полем. Для вихревого электрического поля нельзя ввести понятие разности потенциалов, которое рассматривается в этом параграфе.) ... Читать далее...
- План-конспект урока по физике. Тема: Реактивное сопротивление в цепи переменного тока Цель урока: сформировать у учащихся представление о существовании сопротивления только в цепи переменного тока – это емкостное и индуктивное сопротивления. Ход урока Проверка домашнего задания методом выполнения самостоятельной работы Вариант -1 №1.В колебательном контуре напряжение изменяется по закону: U= 308 QUOTE (B). Определить: а) амплитуду напряжения; б) период, частоту и циклическую частоту переменного напряжения; в) ... Читать далее...
- Виды колебаний Колебания пружинного и нитяного маятников, которые были рассмотрены в предыдущих параграфах, называют Свободными. Свободные колебания происходят «сами по себе», без воздействия внешних периодически изменяющихся сил. При наличии таких сил колебания называют Вынужденными. Тряска автомобиля, движущегося по неровной дороге, вибрации кормовой части судна, связанные с работой гребного винта, движение качелей, которые кто-то периодически подталкивает,- все это ... Читать далее...
- Электрическая цепь Электрическая цепь и выключатели Электрический ток может возникнуть только в замкнутой электрической цепи. Электрическая цепь состоит как минимум из следующих составляющих: источника электрического тока, проводников и какого-нибудь электрического устройства. Источник тока всегда имеет два полюса — плюс и минус. Одним выключателем мы можем замыкать и размыкать электрическую цепь. Существуют различные виды механических выключателей. Например, кнопочный, ... Читать далее...
- Электрический ток в различных средах 1. Электрический ток в полупроводниках Полупроводниками называют вещества, удельное сопротивление которых во много раз меньше, чем у диэлектриков, о намного больше, чем у металлов. Наиболее широко в качестве полупроводников используют кремний и германий. Главная особенность полупроводников — зависимость их дельного сопротивления от внешних условий (температуры, освещенности, электрического поля) и от наличия примесей. В 20-м веке ... Читать далее...
- План-конспект урока по физике. Тема: Генератор на транзисторе. Автоколебания Цель урока: формировать представление об автоколебаниях; самые разные частоты вырабатывают с помощью автоколебательных систем, без них были бы невозможны современная радиосвязь, телевидение. Ход работы Проверка домашнего задания методом заполнения таблицы — На карточках, розданных учащимся, с правой стороны хаотично расположены правильные ответы; с левой стороны записаны формулы, законы, выражения величин, по изученной теме. В течение ... Читать далее...
- Расчет электрических цепей 1. Смешанное соединение проводников Рассмотрим электрическую схему на рисунке 61.1. Некоторые проводники в ней соединены последовательно друг с другом, а некоторые — параллельно. ? 1. Какие проводники в этой схеме соединены последовательно друг с другом? Какие — параллельно? Соединение проводников, при котором часть проводников соединена последовательно друг с другом, а часть — параллельно, называют смешанным. ... Читать далее...
- План-конспект урока по физике. Тема: Активное сопротивление. Действующие значения силы тока и напряжения Цель урока: сформировать у учащихся представление об активном сопротивлении в цепи переменного тока, и о действующем значении силы тока и напряжения. Ход урока Проверка домашнего задания методом выполнения самостоятельной работы. Вариант 1. №1. Колебательный контур, содержит катушку индуктивность, которой равна 5 Гн И конденсатор 4 мкФ , По цепи протекает ток равный 0,1 к А, ... Читать далее...
- План-конспект урока по физике. Тема: Зависимость частоты и периода свободных колебаний от свойств системы. Фаза колебаний Цель урока: сформировать представление о частоте, периоде и фазе свободных колебаний; обратить внимание на практическое применение маятников; рассмотреть алгоритм решения задач. Ход урока Проверка домашнего задания методом фронтального опроса 1. Какие колебания называются гармоническими? Начертить график гармонического колебания. 2. Что такое смещение и амплитуда гармонических колебаний? 3. Как решается уравнение движения для свободных колебаний? 4. ... Читать далее...
- Колебательный контур. Превращение энергии при электромагнитных колебаниях. Аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями Цель урока: сформировать представление как в колебательном контуре энергия электрического поля периодически превращается в энергию магнитного поля; рассмотреть сходство между механическими и электромагнитными колебаниями. Ход урока 1. Проверка домашнего задания методом фронтального опроса. — Почему электромагнитные колебания были открыты случайно? — Как можно наблюдать электромагнитные колебания? — Изменение, каких величин называют электромагнитными колебаниями? -Как получают ... Читать далее...
- Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона 1. Опыты с электрометром В опытах по электричеству часто используют электрометр (рис. 50.1). Понимание опытов с электрометром помогает при решении качественных задач. Металлическая стрелка электрометра может поворачиваться на металлической оси, проходящей сквозь металлический стержень, изолированный от корпуса. Ось проходит выше центра тяжести стрелки, поэтому, когда все части прибора не заряжены, стрелка расположена вертикально. На стержне ... Читать далее...
- Маятник Всюду в нашей жизни мы встречаемся с колебательными движениями, начиная от качаний маятника, колебаний рессор и сотрясений кузова автомобиля или вагона поезда до страшных, разрушительных колебаний коры нашей планеты. Фабричные трубы и высокие здания колеблются под действием ветра, подобно полотну ножовки, зажатому одним концом в тисках. Правда, такие колебания не так уж велики. Амплитуда колебаний ... Читать далее...
- Механические колебания Колебания являются очень распространенным видом движения. Это покачивание веток деревьев на ветру, вибрация струн у музыкальных инструментов, движение поршня в цилиндре двигателя автомобиля, качания маятника в настенных часах и даже биения нашего сердца. Рассмотрим колебательное движение на примере двух маятников — нитяного и пружинного. Нитяной маятник изображен на рисунке 30. Он представляет собой шарик, прикрепленный ... Читать далее...
- Движение заряженного тела в электрическом поле 1. Движение вдоль линий напряженности Рассмотрим сначала случай, когда действующей на тело силой тяжести можно пренебречь по сравнению с силой, которая действует на тело со стороны электрического поля. Это всегда имеет место, когда речь идет о движении заряженных микрочастиц, например электронов. Напомним, кстати, что электрон имеет отрицательный заряд, а протон — положительный. ? 1. Объясните, ... Читать далее...
- План-конспект урока по физике. Тема: Свободные и вынужденные колебания. Условия возникновения свободных колебаний Цель урока: сформировать у учащихся представление об особенностях механических колебаний и их отличие от других видов механического движения. Ход урока Анализ контрольной работы Изучение нового материала 1. Мы начинаем изучать — физику колебаний. В этом разделе физики будем рассматривать колебания различной природы с единой точки зрения. Дело в том, что физика колебаний изучает электротехнику переменных ... Читать далее...
- Напряженность электрического поля 1. Определение напряженности Как вы уже знаете из курса физики основной школы, электрическое взаимодействие заряженных тел осуществляется посредством электрического поля: каждое заряженное тело создает вокруг себя электрическое поле, которое действует на другие заряженные тела. Представление об электрическом поле ввел английский ученый Майкл Фарадей в первой половине 19-го века. Электрическое поле в данной точке пространства можно ... Читать далее...
- Контрольная работа по теме: «Электромагнитные колебания» Цель урока: контроль знаний и умений учащихся, приобретенные ими при изучении темы. 1. Организационный момент 2. Выполнение контрольной работы Вариант -1 №1. Сопротивление электропечи составляет 22 Ом. Источником питания печи является генератор переменного тока. Определить количество теплоты, выделяемое печью за 1 час, если амплитуда тока 10 А. №2. В колебательный контур включен конденсатор электроемкостью 2 ... Читать далее...
- Повторно – обобщающий урок по теме «Электромагнитные колебания» Цель урока: научить учащихся самостоятельно применять основные формулы и положения изученной темы для решения задач. Ход урока Повторение теоретических вопросов изученной темы 1. Пояснить разницу между свободными и вынужденными электромагнитными колебаниями. 2. Записать формулы для энергии электрического поля, энергии магнитного поля и полной энергии колебательного контура. 3. Провести аналогию между механическими и электромагнитными колебаниями. 4. ... Читать далее...
- План-конспект урока по физике. Тема: Принципы радиосвязи. Как осуществляется модуляция и детектирование Цель урока: формировать представление о принципе радиосвязи, как передающем и принимающем устройстве, значение для радиосвязи изобретения генератора незатухающих колебаний. Ход урока Проверка домашнего задания методом фронтального опроса 1. Кто в России продолжил изучение электромагнитных волн, воспроизведя вначале опыты Г. Герца? 2. Как работал радиоприемник Попова? 3. Как была увеличена чувствительность прибора? 4. Как увеличивалась дальность ... Читать далее...
- Сила тока Времена, когда ток обнаруживался с помощью личных ощущений ученых, пропускавших его через себя, давно миновали. Теперь для этого применяют специальные приборы, называемые амперметрами. Амперметр — это прибор, служащий для измерения силы тока. Что понимают под силой тока? Обратимся к рисунку 21, б. На нем выделено поперечное сечение проводника, через которое проходят заряженные частицы при наличии ... Читать далее...
- План-конспект урока по физике. Тема: Свободные и вынужденные электромагнитные колебания Цель урока: продолжать формирование у учащихся единство колебательных процессов различной природы. Ход урока 1. Анализ контрольной работы. 2. Изучение нового материала При изучении электромагнитных колебаний оказалось, что получить их легко, а вот наблюдать сложно. Электромагнитные колебания были открыты после открытия первого конденсатора. Обратили внимание на то, что нельзя было знать, какой конец сердечника катушки, замкнутой ... Читать далее...
- Задачи и упражнения к главе 3 «Колебания и волны» 91. Ветви камертона совершают колебания с частотой 440 Гц. Чему равен период этих колебаний? Сколько колебаний успевают совершить ветви этого камертона за 1,5 с? 92. Маятник совершил 180 колебаний за 72 с. Определите период и частоту колебаний маятника. 93. По графику колебаний, изображенному на рисунке 98, определите амплитуду, период и частоту колебаний. 94. Определите амплитуду, ... Читать далее...
- План-конспект урока по физике. Тема: Гармонические колебания Цель урока: сформировать у учащихся представление о гармонических колебаниях, как о гармонических изменениях координаты и других физических величин; ввести понятие амплитуды, периода, частоты, циклической частоты; получить формулу для вычисления периода свободных колебаний. Ход урока Проверка домашнего задания методом индивидуального опроса 1. Пояснить, используя чертеж, какие силы заставляют колебаться математический маятник. 2. Получить уравнение движение для ... Читать далее...
- План-конспект урока по физике. Тема: Резонанс в электрической цепи Цель урока: формировать понятие резонанса, который может возникать не только в механических системах, но и в электромагнитных колебательных системах, особенно широко это явление применяется в радиосвязи. Ход урока Проверка домашнего задания методом индивидуального опроса 1. На доске начертить схему подключения, вывести формулу, начертить график зависимости силы тока и напряжения от времени: А) для активного сопротивления; ... Читать далее...
- Контрольная работа по теме: «Механические колебания» Цель урока: проконтролировать умение учащихся самостоятельно применять полученные знания при решении задач. 1. Организационный момент (тетради с домашними заданиями сдаются для проверки учителю) Выполнение контрольной работы. Вариант -1. №1. На рисунке представлен график зависимости координаты гармонического колебания от времени. Определить, используя график: а. амплитуду колебаний, которая равна… б. период колебаний… в. частоту колебаний … №2. ... Читать далее...
- Закон Ома В предыдущих параграфах были рассмотрены три величины, характеризующие протекание электрического тока в цепи,- сила тока I, напряжение U и сопротивление R. Между этими величинами существует определенная связь. Закон, выражающий эту связь, был установлен в 1827 г. немецким ученым Г. Омом и поэтому носит его имя. Выделим в произвольной электрической цепи участок, обладающий сопротивлением R и ... Читать далее...
- Электрические взаимодействия 1. Два знака электрических заряда Изучение электрических явлений началось в Древней Греции с наблюдения, которое и породило впоследствии слово электричество. Было замечено, что, если натереть янтарь шерстью, он начинает притягивать мелкие предметы — например, пушинки и перья. Янтарь по-гречески электрон, поэтому этот вид взаимодействия назвали электрическим. Сегодня любой может повторить этот знаменитый древнегреческий опыт даже ... Читать далее...
- Работа и мощность тока 1. Работа тока. Закон Джоуля-Ленца Работа тока Работу электрического поля по перемещению свободных зарядов в проводнике называют работой тока. При перемещении заряда q вдоль проводника поле совершает работу A = qU (см. § 53), где U — разность потенциалов на концах проводника. Поскольку q = It, работу тока можно записать в виде A = UIt. ... Читать далее...
- План-конспект урока по физике. Тема: Энергия заряженного конденсатора Цель урока: вывести формулу для расчета энергии заряженного конденсатора, доказать, что энергия электрического поля прямо пропорциональна напряженности электрического поля, ознакомить учащихся с практическим применением конденсатора. Ход урока Проверка домашнего задания методом индивидуального опроса 1. Что называется электроемкостью; в каких единицах она измеряется? 2. Что называется конденсатором? 3. Чему равна электроемкость плоского конденсатора? 4. Какие бывают ... Читать далее...
- Решение задач по теме «Механические колебания» Цель урока: формировать умение описывать колебательные движения тела, содействовать усвоению учащимися структуры алгоритма решения задач по данной теме. Ход урока Проверка домашнего задания методом выполнения самостоятельной работы. Вариант -1. №1. На пружине жесткостью 0,4 кН/м подвешен груз массой 640 г. На какое расстояние надо отвести груз от положения равновесия, чтобы он проходил его со скоростью ... Читать далее...
- План-конспект урока по физике. Тема: Обнаружение электромагнитных волн Цель урока: формировать представление, о том, как были получены электромагнитные волны Генрихом Герцем. Ход урока Проверка домашнего задания методом фронтального опроса 1. Что называется электромагнитной индукцией? 2. Каковы свойства электрических полей? 3. Каковы свойства магнитных полей? 4. Как образуется и распространяется электромагнитная вона? 5. Как происходит излучение электромагнитных волн? Изучение нового материала 1. Благодаря чему ... Читать далее...
- Электроскоп. Делимость электрического заряда Электрический заряд можно передать от одного тела к другому. Для этого нужно коснуться наэлектризованным телом другого тела, и тогда часть электрического заряда перейдет на него. На рисунке 8, а изображен прибор, с помощью которого можно выяснить, наэлектризовано ли тело. Он называется Электроскопом. В электроскопе через пластмассовую пробку, вставленную в металлическую оправу, пропущен металлический стержень, на ... Читать далее...
- Звук и колебания Звук Если какой-нибудь предмет, например, гитарная струна или мембрана громкоговорителя, начинает быстро колебаться, то возникает звук, который передается нашему уху. Звуковые колебания можно и увидеть: если положить рисовое зерно на мембрану, то оно будет подпрыгивать до тех пор, пока громкоговоритель не будет выключен. Колебания Колебания можно наглядно рассмотреть с помощью маятника: в состоянии равновесия маятник ... Читать далее...
- Электрический ток Проведем опыт. Соединим проводником заряженный электрометр с таким же, но незаряженным. Подобный опыт мы уже проводили (см. рис. 10) и знаем, что часть электрического заряда при этом перейдет с одного прибора на другой. Этот заряд будет перенесен свободными электронами, движущимися по проводнику. Направленное движение заряженных частиц называют Электрическим током. Поэтому в течение того времени, пока ... Читать далее...
- Решение задач по теме «Электромагнитные колебания» Цель урока: формировать умения рассчитывать цепи переменного тока; Находить амплитуду, частоту, циклическую частоту, период, индуктивное и емкостное сопротивления, записывать уравнения, описывающие колебательные процессы в цепи. Ход урока Проверка домашнего задания методом фронтального опроса 1. Записать и пояснить формулу для определения действующего значения силы тока и напряжения. Какое сопротивление называется активным? 2. Записать формулу для вычисления ... Читать далее...
Уравнение, описывающее процессы в колебательном контуре. Период свободных электрических колебаний