Тема урока : Свободные и вынужденные электромагнитные колебания icon

Тема урока : Свободные и вынужденные электромагнитные колебания





Скачать 43.75 Kb.
НазваниеТема урока : Свободные и вынужденные электромагнитные колебания
Г.Н. Степановой
Дата конвертации09.04.2013
Размер43.75 Kb.
ТипУрок
Физика 11 класс Дата 16.11.2010г.


Тема урока: Свободные и вынужденные электромагнитные колебания.
Колебательный контур.
Цели урока:
Образовательная – показать универсальных характер теории колебаний;
Развивающая – развивать когнитивные процессы учащихся, основываясь на применении научного метода познания, аналогичности и моделировании;
Воспитательная – продолжить формирование представлений о взаимосвязи явлений природы и единой физической картине мира, учить находить и воспринимать прекрасное в природе, искусстве и учебной деятельности.

Оборудование:
• метроном, пружинный и математический маятники;
• конденсатор, катушка индуктивности, источник питания, гальванометр, соединительные провода, осциллограф;
• компьютер для ученика;
• лист с заготовкой опорного конспекта;
• сборники задач под редакцией Г.Н. Степановой;
• дифференцированные задания на карточках.
Ход и содержание урока:

Фронтальная беседа:

– В чём состоит закон сохранения энергии?
(Ответ. В замкнутой системе полная энергия не изменяется.)
– Как рассчитать энергию магнитного поля катушки?
(Ответ. Eм = LI2/2.)
– Как рассчитать энергию электрического поля конденсатора?
(Ответ. Еэ = CU2/2; Eэ= q2/(2C).)
– В чём заключается явление самоиндукции и как рассчитывают величину ЭДС самоиндукции и её направление?
(Ответ. Явление самоиндукции есть возникновение ЭДС индукции si в проводнике, в котором изменяется сила тока; si направлена так, чтобы противодействовать изменению силы тока и рассчитывается по формуле si = –LI't, где I't – производная силы тока по времени.)
– Какие колебания являются гармоническими?
(Ответ. Это колебания, при которых колеблющаяся величина зависит от времени по закону синуса или косинуса, а её вторая производная пропорциональна этой величине и имеет противоположный знак (x"t = – 2x), причём коэффициентом пропорциональности является квадрат циклической частоты.)
– Что такое сила тока?
(Ответ. Это производная от заряда по времени: I = q'.)



Новая тема:
II. Введение. (Учитель).
Получить электрические магнитные колебания также легко, как и заставить колебаться математический или пружинный маятники, но наблюдать эти колебания без специальных устройств невозможно.

Демонстрации:

1) колебания мятников в механических системах.
2)электромагнитные колебания в контуре, наблюдаемые с помощью гальванометра.

Определение колебательного контура (слайды 2,3,4.)
Какие же величины могут периодически изменятся в электрических цепях?
Опр. 1. Периодические или почти периодические изменения силы тока, напряжения и заряда называются электромагнитными колебаниями. (слайд 5.)
В классической механике - это низкочастотные колебания.
В квантовой механике - это высокочастотные колебания.
Из вывода Максвелла следует, что в природе существует единое электромагнитное поле. (слайд 6.)

Опр. 2. Одновременное периодическое изменение связанных между собой электрического и магнитного полей называется электромагнитными колебаниями.(слайд 7-9)
Как и механические колебания, электромагнитные колебания могут быть:
- свободными (затухающими)
- вынужденными (незатухающими)
а) Свободные электромагнитные колебания возникают в колебательном контуре после однократного подведения энергии.

Рассмотрим электромагнитные колебания с точки зрения преобразования энергии в колебательном контуре.
Объяснение явления: (слайд 10-19, 20.) На обкладках конденсатора сосредоточен электрический заряд, после того как колебательному контуру предоставляется самостоятельность, конденсатор разряжается через катушку индуктивности, в которой возникает электрический ток. В конденсаторе сосредоточено электрическое поле с энергией Wэ , которая по мере разрядки конденсатора, а в катушке возрастанию тока способствует магнитной энергии Wм .
Если контур реальный, то потери энергии электромагнитного поля неизбежны, т.к. частично энергия электромагнитного поля переходит во внутреннюю энергию проводников, диэлектрика, а также выделяется в виде джоулевого тепла на активной нагрузке (омическом сопротивлении R). В результате, в реальном контуре возникают свободные электромагнитные колебания, которые являются затухающими.
Вывод: (делают ученики) Свободные колебания, возникающие при разрядке конденсатора через катушку — затухающие электромагнитные колебания.
Демонстрация: Затухающие электромагнитные колебания на экране осциллографа, где Up – напряжение развертки.

б) Вынужденные электромагнитные колебания - переменный электрический ток, являются незатухающими.
Вывод: Для того чтобы колебания были незатухающими, на колеблющееся тело должна действовать внешняя периодически изменяющаяся сила. Чем же будет являться внешняя сила для электрической цепи с незатухающими колебаниями? (Демонстрация колебаний метронома).
Определение. (слайд 7.) Вынужденными электромагнитными колебаниями называют периодические изменения силы тока и напряжения в электрической цепи, происходящие под действием переменной Э.Д.С. от внешнего источника.
Дополнение (ученик). Роль внешней силы выполняет Э.Д.С. от внешнего источника - генератора переменного тока, работающего на электростанции. Вынужденные колебания электромагнитные обеспечивают работу электрических двигателей в станках на заводах и фабриках, приводят в действие электробытовые приборы и осветительные системы. Действие внешней переменной Э.Д.С. способно восстанавливать потерю энергии, создавать и поддерживать незатухающие электромагнитные колебания.
2. В идеальном колебательном контуре (R=0) возникают свободные электромагнитные колебания, которые являются гармоническими.
Вопрос: Дайте определение гармоническим колебаниям.
Ответ (ученик). Гармонические колебания - это такие колебания, при которых физическая величина изменяется по закону Sin или Cos.
Для облегчения изучения электромагнитных колебаний удобно использовать электромеханические аналогии, поскольку теория колебаний имеет универсальный характер, т.е. колебательные и волновые процессы различной природы подчиняются общим закономерностям.
Подведем итог: (обобщают ученики)
Колебательные процессы различной природы описываются одинаковыми по виду уравнениями и имеют тождественные графические интерпретации.
Академик Мандельштам отмечал: “Теория колебаний объединяет, обобщает различные области физики... Каждая из областей физики — оптика, механика, акустика — говорит на своем “национальном” языке. Но есть “интернациональный” язык, и это - язык теории колебаний... Изучая одну область, вы получаете тем самым интуицию и знания совсем в другой области”.
Свободные колебания тока, заряда, напряжения из-за энергических потерь не будут строго гармоническими.
В реальном колебательном контуре при малом R, колебания будут происходить с длительным периодом, а при большом R могут вообще не возникнуть, т.е. конденсатор разрядится через катушку, а перезарядки не последует.
3. Закрепление материала.
№1266-Ст. (решает с комментариями ученик на доске).

Домашнее задание
§27, 28. №949–Рымкевич А.П.

Добавить документ в свой блог или на сайт
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:

Похожие:

Тема урока : Свободные и вынужденные электромагнитные колебания iconТема учебного занятия: «Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Колебательный контур. Превращение энергии при электромагнитных колебаниях»

Тема урока : Свободные и вынужденные электромагнитные колебания iconОтвета Определение колебательного движения. Свободные колебания. Превращения энергии. Вынужденные колебания. Механическими колебаниями

Тема урока : Свободные и вынужденные электромагнитные колебания iconТема урока «электромагнитные колебания»

Тема урока : Свободные и вынужденные электромагнитные колебания iconПревращение энергии при колебательном движении. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Цели урока

Тема урока : Свободные и вынужденные электромагнитные колебания iconСамостоятельная работа по теме «Свободные электромагнитные колебания» А1

Тема урока : Свободные и вынужденные электромагнитные колебания iconКонтрольная работа для 11 класса физико-математического профиля «Свободные электромагнитные колебания. Переменный ток»

Тема урока : Свободные и вынужденные электромагнитные колебания icon48. Электромагнитные волны. Волновая оптика 48 Вколебательном контуре происходят свободные колебания. Зная, что максимальный заряд конденсатора равен 10
В колебательном контуре происходят свободные колебания. Зная, что максимальный заряд конденсатора равен 10–6 Кл, а максимальная сила...

Тема урока : Свободные и вынужденные электромагнитные колебания iconМеханические колебания. Свободные колебания. Математический маятник. Уравнение гармонического колебания. Превращение энергии при гармонических колебаниях

Тема урока : Свободные и вынужденные электромагнитные колебания iconЗадачи: Рассказать и показать колебательные движения. Рассмотреть на примерах свободные колебания и колебательные системы. План урока

Тема урока : Свободные и вынужденные электромагнитные колебания icon4. Вынужденные колебания. Резонансные явления



База данных защищена авторским правом © 2018
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
поиск