Переменный электрический ток на участке цепи с конденсатором - ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ - КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

I. Урок можно построить по аналогии с предыдущим. Учебная проблема урока формулируется так: эксперимент убедительно доказывает, что лампочка в цепи переменного тока с конденсатором горит, а в цепи постоянного тока нет (демонстрируется известный опыт). Как это теоретически объяснить? (Учитель организует самостоятельную работу с учебником.)

II. При отработке знаний сначала фронтально обсуждают вопросы: как изменяется за период заряд на конденсаторе (рис. 4.15 учебника)? Какое поле создаёт в электрической цепи источник тока напряжением u = U_mcos ωt? Изменяется ли оно с течением времени? Меняется ли сдвиг фаз между током и напряжением с течением времени (с увеличением частоты подаваемого напряжения)? В одинаковой ли фазе происходят колебания силы тока и напряжения на участке цепи с конденсатором? Как определяют ёмкостное сопротивление? Зависит ли оно от частоты? Если да, то как?

Задачи для коллективного решения.

1. Как с помощью установки (рис. 57) экспериментально доказать, что ёмкостное сопротивление зависит от частоты электрического тока и ёмкости участка цепи?

Теоретически предскажите результаты следующих опытов: а) как будет гореть лампочка при увеличении ёмкости; б) как будет гореть лампочка при увеличении частоты колебаний. Рассчитайте ёмкостное сопротивление конденсатора при двух разных значениях С и ω.

2. Определите сопротивление конденсатора в цепи переменного тока с частотой 50 Гц, если его ёмкость равна 4 мкФ.

3. П., № 659.

Дополнительно. Желательно аналогично случаю с резистором определить, как изменяется мощность на участке цепи с конденсатором. Для этого получим формулу для мгновенной мощности:

График этой функции изображён на рисунке 58. Для сравнения приведён график силы тока. Колебания мощности происходят по гармоническому закону, но с частотой, в два раза большей, чем частота колебаний силы тока. График расположен симметрично относительно оси времени, поэтому первую половину периода участок цепи с конденсатором поглощает энергию, а вторую половину — отдаёт энергию внешней цепи. В среднем за период энергия не расходуется: сколько поступает, столько же и уходит.

III. Домашнее задание: § 22*, 24* (1, 2); упр. на с. 100 (2); индивидуально — П., № 660.

Урок 9*. Решение задач (резерв учителя)