Колебательный контур - ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ - Поурочные разработки по физике к учебнику С. В. Громова - Физика - Поурочные планы к учебникам Г. Я. Мякишева, С. В. Громова и В. Л. Касьянова 10 класс - разработки уроков - авторские уроки - план-конспект урока

Цель: рассмотреть незатухающие электрические колебания.

Ход урока

I. Повторение. Беседа

1. В каком случае элементы электрической цепи обладают активным сопротивлением и в каком реактивным?

2. Чему равна разность фаз колебаний силы тока и напряжения в цепи с активным сопротивлением?

3. Чему равно емкостное сопротивление?

4. Чему равна сила тока в цепи с конденсатором, когда напряжение на нем равно нулю?

5. Как изменяется накал лампы, если емкость конденсатора увеличить?

6. Что такое индуктивное сопротивление?

7. Какова причина появления индуктивного сопротивления?

8. Как изменится накал лампы, если сердечник из катушки вынуть?

Эксперимент 1

Две одинаковые по напряжению и мощности лампы (U = 220 В, Р = 60 Вт) включают последовательно с разными конденсаторами в отдельные цепи переменного тока. Лампы горят с разным накалом.

(Ответ: Конденсатор большей емкости включен с лампой, которая горит ярче. к вопросу 5.)

Эксперимент 2

Новую лампу на 127 В или 220 В включите в сеть переменного тока соответствующего напряжения. Посмотрите на горящую неподвижную лампу в темноте. Видим непрерывное свечение. Приведем ее во вращение движением с радиусом 25-50 см. При движении лампы наблюдается не сплошной светящийся круг, а прерывистый. Почему?

(Ответ: неоновая лампа светится прерывисто, совершая 100 вспышек за 1 секунду, это обусловлено колебанием напряжения в сети. Зрительное впечатление сохраняется в течение 0,1 секунды. Промежутки времени, соответствующие затуханиям лампы, измеряются сотыми долями секунды. Впечатления от вспышек неоновой лампы не успевают исчезать, видим непрерывное горение лампы в покое. При движении по окружности моменты, соответствующие вспышкам и затуханиям лампы, разделены в пространстве.)

II. Изучение нового материала

Электрическая цепь, состоящая из катушки и конденсатора, называется контуром. Зарядим конденсатор, при этом конденсатору сообщим энергию

Конденсатор начнет разряжаться, в цепи появиться электрический ток. Вследствие самоиндукции сила тока увеличивается постепенно. При этом уменьшается энергия электрического поля и возрастает энергия магнитного поля

В момент, когда конденсатор полностью разряжен (q = 0) энергия электрического поля равна нулю. Энергия магнитного поля максимальна. Сила тока достигает максимального значенияI_m.

Несмотря на то, что к этому моменту разность потенциалов на концах катушки станет равна нулю, ток не прекращается сразу. Этому препятствует самоиндукция. Как только сила тока и созданное током магнитное поле начнут уменьшаться, возникнет вихревое электрическое поле, которое направленно по току и поддерживает его, конденсатор начнет перезаряжаться.

Он перезаряжается до тех пор, пока сила тока, постепенно уменьшаясь, не станет, равна нулю, W_m = 0; а W_э станет максимальной.

Далее процесс протекает в обратном направлении, и конденсатор опять перезаряжается. Если бы не было потерь энергии, процесс мог бы продолжаться сколько угодно долго. Но катушка имеет сопротивление, и это ведет к выделению теплоты.

Период свободных колебаний записывается

III. Закрепление изученного

1. Что называется колебательным контуром?

2. Нарисуйте схему колебательного контура и объясните все стадии процесса превращения энергии при свободных энергетических колебаниях в течении периода колебаний.

3. По какой формуле определяется собственная циклическая частота свободных электрических колебаний?

4. Запишите формулу Томсона.

IV. Решение задач

1. Емкость переменного тока конденсатора контура приемника изменилась от С₁ до С₂ = 9С₁. Определите диапазон волн контура приемника, если емкости С, конденсатора соответствует длина волн, равная 3 м. (Ответ: от λ₁ = 3 м до λ₂ = 9 м.)

2. Диапазон каких радиоволн сможет принимать радиоприемник, если емкость конденсатора его колебательного контура изменится от 30 пФ до 300 пФ, а индуктивность катушки - от 40 мкГн до 400 мкГн. (Ответ: от 0,92 Мгц до 4,6 Мгц.)

3. Электроемкость конденсатора переменной емкости в контуре радиоприемника может измениться от 50 пФ до 450 пФ. Индуктивность катушки остается неизменной и равна 0,6 мГм. На каких волнах работает радиоприемник? (Ответ: от 326 м до 980 м.)

4. Определите электроемкость конденсатора включенного в колебательный контур, индуктивность которого 1,5 мГм, если он излучает электромагнитные волны длинной 500 м. (Ответ: С = 140 пФ.)

Домашнее задание

П. 93, задачи 437-439.