Экспериментальное исследование электромагнитных колебаний. Решение задач - ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ - КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Методические рекомендации

В первой части урока углубляют представления об экспериментальном изучении колебаний.

Теоретическое описание колебаний имеет ряд преимуществ: по начальным условиям с помощью известных формул (закономерностей) можно рассчитать нужные параметры. Но обычно первичное изучение процесса, накопление сведений о нём осуществляют с помощью эксперимента.

С помощью установки (рис. 55; ДЭ-2, опыт 15) можно исследовать основные свойства колебаний в колебательном контуре. Установка даёт осциллограмму колебаний переменного тока за время в полпериода, т. е. за 0,01 с.

Опыт 1. Передвинем влево ползунок реостата, т. е. выключим его сопротивление. На экране электронного осциллографа ЭО будет наблюдаться график изменения силы тока в контуре. Это график колебаний с уменьшением амплитуды. Вывод: свободные электромагнитные колебания в контуре затухают. Строго говоря, затухающие колебания нельзя назвать гармоническими. Причина затухания свободных колебаний — существование активного сопротивления проводников, катушки. Часть энергии электромагнитного поля при каждом колебании превращается в тепловую.

Опыт 2. Как будут изменяться колебания, если увеличить активное сопротивление колебательного контура? Это делают с помощью реостата. (На экране осциллографа колебания затухают, при большом сопротивлении их нет.)

Опыт 3. Какие изменения в колебательных процессах произойдут, если увеличить электроёмкость конденсатора?

С помощью формулы Томсона можно теоретически предсказать один из результатов опыта — это увеличение периода колебаний. Но на осциллограмме и амплитуда колебаний увеличивается. Теоретически это можно объяснить так: а q_m = CU. В итоге получаем При постоянных значениях L и U амплитудное значение силы тока зависит от электроёмкости, что и подтверждает опыт.

Опыт 4. Какие изменения в колебательных процессах происходят при изменении индуктивности катушки? Как можно изменить индуктивность? (В катушку помещают ферритовый стержень, обычный металлический стержень.) Каким способом можно получить высокочастотные колебания? (На эти вопросы во многих случаях можно проще и нагляднее получить ответ с помощью эксперимента, чем с помощью теории.) Во второй части урока может быть организована самостоятельная работа (на 15—20 мин).

Самостоятельная работа

Вариант I

1. Чем различаются электромагнитные колебания в одинаковых идеальных колебательных контурах, если конденсаторы были заряжены от источников тока с разными ЭДС? Ответ поясните графиком.

2. Определите период электромагнитных колебаний в контуре с катушкой индуктивностью 2 ∙ 10^-2 Гн и конденсатором, выданным учителем.

Вариант II

1. Чем могут различаться электромагнитные колебания в одинаковых колебательных контурах, но с разными активными сопротивлениями? Ответ поясните графиками.

2. Сколько колебаний произойдёт в колебательном контуре за время, равное 2 с, если ёмкость конденсатора равна 800 пФ, а индуктивность катушки равна 2 мкГн?

Домашнее задание: § 20*; П., № 645, 647.