апа. План-конспект урока по физике на тему «ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИ. электромагнитные колебания
 Скачать 1.26 Mb.
|
|
Физика 9 класс Тема: «ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ» Цель урока: изучить понятие электромагнитные колебания и изучить формулу Томсона Задачи: Воспитательная: воспитать культуру физического труда; внимательность при объяснении нового материала. Образовательная: Дать понятие математическому и пружинному маятнику, изучить понятие электромагнитные колебания и изучить формулу Томсона Развивающая: способствовать развитию мыслительной деятельности. Требования к знаниям и умениям: Учащиеся должны знать: -что называется свободным и вынужденным колебанием - что называется колебательным контуром, определение электромагнитных колебаний Учащиеся должны уметь: - вычислять 1, Т, т, к, и на основании формул для периода матем. и пружинного маятников; - решать качественные задачи, объяснять явления на основе изученного; - применять формулу Томсона при решении задач Тип урока: комбинированный урок Программное обеспечение: учебник, рабочая тетрадь, доска, справочный материал и предлагаемый учителем дополнительный материал. План: I Орг. момент II Проверка домашнего задания III Устный опрос по прошедшим темам: «Превращение энергии при колебательном движении» IV Изучение нового материала: 1.Электромагнитные колебания 2. Формула Томсона 3. Решение задач V Подведение итогов VI Домашнее задание Ход урока: I Орг. момент II Проверка домашнего задания: III Устный опрос по прошедшим темам: «колебательное движение» - В каком положении кинетическая энергия тела в колебательном движении наибольшая? Почему? - В каком положении потенциальная энергия пружинного маятника наибольшая? Почему? - Чему равна полная энергия колебательного тела в любой точке траектории? - Какие примеры затухающего колебания вы можете привести? IV Изучение нового материала: ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ Электромагнитные колебания могут быть свободными и вынужденными. Свободные электромагнитные колебания – это периодически повторяющиеся изменения заряда, напряжения и силы тока. Свободные электрические колебания происходят в колебательном контуре, состоящем из конденсатора емкостью С и катушки индуктивностью L. После зарядки конденсатора, в колебательном контуре вследствие явления самоиндукции происходят периодические превращения энергии электрического поля заряженного конденсатора в энергию магнитного поля катушки с током. Если сопротивление проводов контура можно пренебречь, такой контур является идеальным и в нем происходят незатухающие электромагнитные колебаниязаряда и напряжения на обкладках конденсатора и силы тока в катушке индуктивности. Колебания заряда происходят по закону косинуса: q=qmaxcosωt Так как напряжение на конденсаторе равно U=q/C,то колебания напряжения происходят так же по закону косинуса: u=Umaxcosωt, где Umax=qmax/C Мгновенное значение силы тока в катушке равно i=q’t i = - Imaxsinωt или i = Imaxcos (ωt +π/2),где Imax= qmaxω. Графики колебаний заряда, напряжения и силы тока:    Период колебаний зависит от емкости конденсатора С и индуктивности L катушки:  Частота колебаний, как и для механических, обратна периоду колебаний ν= 1 / Т. Собственная (циклическая)частота зависит так же от параметров колебательного контура:  В колебательном контуре происходят периодические превращения энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля катушки. Если колебания незатухающие, то можно применить закон сохранения энергии:  Вынужденные электромагнитные колебания – переменный ток. Он возникает в результате вращения рамки в магнитном поле (или вращения магнита внутри рамки) вследствие явления электромагнитной индукции. При вращении рамки с угловой скоростью ω= 2πνменяется угол между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции. В результате магнитный поток меняется по закону: Ф = BSNcos ωt,гдеBSN= Фmax. Тогда в рамке возникает переменная ЭДС индукции ei= - Ф’ ei=ℰmaxsinωt, где ℰmax=BSNω По закону Ома для участка цепи возникает переменный ток i = ei/ R, i =Imaxsin ωt, где Imax= BSNω/R. Если колебательный контур подключить к источнику переменного тока, то в нем будет наблюдаться резонанс (резкое возрастание амплитуды колебаний силы тока) при выполнении условия: частота переменного тока равна собственной частоте колебательного контура, т.е. ω= ω0. Трансформатор – это устройство для преобразования напряжения, состоящее из двух катушек с разным числом витков, надетых на общий сердечник. Работа трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции. Напряжение на вторичной обмотке зависит от числа витков в первичной и вторичной обмотках:  k - коэффициент трансформации. При k > 1, трансформатор понижающий, при k < 1 – повышающий.  Период свободного электромагнитного колебания в колебательном контуре вычисляется через индуктивность контура (L) и емкость (С) по формуле:  В честь него это выражение называется формулой Томсона. Формула Томсона названа в честь английского физика Уильяма Томсона, который вывел её в 1853 году, и связывает период собственных электрических или электромагнитных колебаний в контуре с его ёмкостью и индуктивностью. Для того чтобы получить период (Т) в секундах (с), индуктивность (L) должна быть выражена в генри (Гн), а емкость (С) — в фарадах (Ф).  Решение задач: 1. Чему равен период собственных колебаний в контуре, если его индуктивность 2,5 Гн, а емкость 1,5 мкФ?
2. Для демонстрации медленных электромагнитных колебаний собирается колебательный контур с конденсатором, емкость которого равна 2,5 мкФ. Какова должна быть индуктивность катушки при периоде колебания 0,2 с?
3. Тело массой 200 г, подвешенное на пружине с жесткостью 16 Н/м колеблется с амплитудой 2 см в горизонтальной плоскости. Определите циклическую частоту колебания тела и энергию системы. 4. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 250 пФ и катушки индуктивностью 10 мГн. Определите период и частоту свободных колебаний. 5. Необходимо собрать колебательный контур частотой 3 мГц, используя катушку индуктивностью 1,3 мГн. Какова должна быть емкость конденсатора? Подведем итоги урока Домашнее задание: повт. § 29 упр 24 1. Чему равен период собственных колебаний в контуре, если его индуктивность 2,5 Гн, а емкость 1,5 мкФ? 2. Для демонстрации медленных электромагнитных колебаний собирается колебательный контур с конденсатором, емкость которого равна 2,5 мкФ. Какова должна быть индуктивность катушки при периоде колебания 0,2 с? 3. Тело массой 200 г, подвешенное на пружине с жесткостью 16 Н/м колеблется с амплитудой 2 см в горизонтальной плоскости. Определите циклическую частоту колебания тела и энергию системы. 4. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 250 пФ и катушки индуктивностью 10 мГн. Определите период и частоту свободных колебаний. 5. Необходимо собрать колебательный контур частотой 3 мГц, используя катушку индуктивностью 1,3 мГн. Какова должна быть емкость конденсатора? Решение задач: 1. Чему равен период собственных колебаний в контуре, если его индуктивность 2,5 Гн, а емкость 1,5 мкФ? 2. Для демонстрации медленных электромагнитных колебаний собирается колебательный контур с конденсатором, емкость которого равна 2,5 мкФ. Какова должна быть индуктивность катушки при периоде колебания 0,2 с? 3. Тело массой 200 г, подвешенное на пружине с жесткостью 16 Н/м колеблется с амплитудой 2 см в горизонтальной плоскости. Определите циклическую частоту колебания тела и энергию системы. 4. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 250 пФ и катушки индуктивностью 10 мГн. Определите период и частоту свободных колебаний. 5. Необходимо собрать колебательный контур частотой 3 мГц, используя катушку индуктивностью 1,3 мГн. Какова должна быть емкость конденсатора? 1. Чему равен период собственных колебаний в контуре, если его индуктивность 2,5 Гн, а емкость 1,5 мкФ? 2. Для демонстрации медленных электромагнитных колебаний собирается колебательный контур с конденсатором, емкость которого равна 2,5 мкФ. Какова должна быть индуктивность катушки при периоде колебания 0,2 с? 3. Тело массой 200 г, подвешенное на пружине с жесткостью 16 Н/м колеблется с амплитудой 2 см в горизонтальной плоскости. Определите циклическую частоту колебания тела и энергию системы. 4. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 250 пФ и катушки индуктивностью 10 мГн. Определите период и частоту свободных колебаний. 5. Необходимо собрать колебательный контур частотой 3 мГц, используя катушку индуктивностью 1,3 мГн. Какова должна быть емкость конденсатора? 1. Чему равен период собственных колебаний в контуре, если его индуктивность 2,5 Гн, а емкость 1,5 мкФ? 2. Для демонстрации медленных электромагнитных колебаний собирается колебательный контур с конденсатором, емкость которого равна 2,5 мкФ. Какова должна быть индуктивность катушки при периоде колебания 0,2 с? 3. Тело массой 200 г, подвешенное на пружине с жесткостью 16 Н/м колеблется с амплитудой 2 см в горизонтальной плоскости. Определите циклическую частоту колебания тела и энергию системы. 4. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 250 пФ и катушки индуктивностью 10 мГн. Определите период и частоту свободных колебаний. 5. Необходимо собрать колебательный контур частотой 3 мГц, используя катушку индуктивностью 1,3 мГн. Какова должна быть емкость конденсатора? 1. Чему равен период собственных колебаний в контуре, если его индуктивность 2,5 Гн, а емкость 1,5 мкФ? 2. Для демонстрации медленных электромагнитных колебаний собирается колебательный контур с конденсатором, емкость которого равна 2,5 мкФ. Какова должна быть индуктивность катушки при периоде колебания 0,2 с? 3. Тело массой 200 г, подвешенное на пружине с жесткостью 16 Н/м колеблется с амплитудой 2 см в горизонтальной плоскости. Определите циклическую частоту колебания тела и энергию системы. 4. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 250 пФ и катушки индуктивностью 10 мГн. Определите период и частоту свободных колебаний. 5. Необходимо собрать колебательный контур частотой 3 мГц, используя катушку индуктивностью 1,3 мГн. Какова должна быть емкость конденсатора? |
