Резонанс в электрической цепи переменного тока

• Название: Резонанс в электрической цепи переменного тока
• Дата: 18.11.2020
• Размер: 0.87 Mb.
• Имя файла: yavlenie_rezonansa_v_elektricheskoy_tsepi_peremennogo_toka.doc
• Тип: Урок; #151620

«Резонанс в электрической цепи переменного тока»

Урок физики в 11 классе с применением информационных технологий
Подготовил учитель МБОУ Евдокимовской СОШ Ковалев А.Н.

Тема урока: РЕЗОНАНС В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Цель урока: Раскрыть физическую сущность процессов, происходящих при резонансе напряжений и научить учащихся применять основные закономерности электрического резонанса при решении физических задач; расширить политехнический кругозор учащихся сведениями о прикладном значении электрического резонанса.

Оборудование: компьютерные программы: "Физика в картинках"или «Открытая физика 1.0-2.5», TeachPro Решебник по физике и «Начала электроники», высокочастотный генератор, колебательный контур с неоновой лампой, соединительные провода.
Ход урока

Проверка знаний. № 933( TeachPro Решебник по физике)

Соленоид, с железным сердечником имеющий индуктивность равную 2 Гн сопротивлением обмотки 10 Ом включен сначала в сеть постоянного тока с напряжением 20 В, а затем в сеть переменного тока с эффективным напряжением 20 В и частотой тока 0,4 кГц. Найти ток, текущий через соленоид в первом случае и амплитуду тока во втором случае.


Актуализация знаний: «Механический резонанс. Применение резонанса и борьба с ним».

Демонстрация видеофрагмента разрушения моста





Открытая физика, модель «Вынужденные колебания»

Изучение нового материала:
Понятие «резонанс». Условия, при которых возникает электрический резонанс:

1. 
   частота внешнего напряжения (ЭДС генератора) совпадает с собственной частотой колебательного контура: демонстрация Открытая физика 1.0, модель «Вынужденные колебания в RLC контуре»
   

2. 
   амплитуда тока зависит от величины активного сопротивления: демонстрация Открытая физика 1.0, модель «Вынужденные колебания в RLC контуре»
   
3. 
   разность фаз между током и напряжением равна нулю (объяснение с помощью векторной диаграммы) демонстрация «Начала электроники»
   
4. 
   напряжение на катушке индуктивности и напряжение на конденсаторе равны между собой и во много раз больше внешнего, равного напряжению на активном сопротивлении демонстрация «Начала электроники»
   

5. 
   общее сопротивление равно активному т.к X_L=X_C
   
6. 
   амплитуда колебаний (величина заряда) устанавливается не мгновенно, а в течение некоторого проме­жутка времени
   
7. 
   энергия полностью поступает в электрическую цепь и безвозвратно превращается в другие виды энергий.
   

Применение электрического резонанса:

1. 
   входной кон­тур радиоприемника (анализ рисунка учебника и объ­яснение принципа действия приемного колебательно­го контура)
   
2. 
   резонансный волномер, объяснение принципа действия волномера с переменной ем­костью (демонстрация при помощи высокочастотного генератора и колебательного контура с неоновой лампой)
   

Закрепление нового материала:

1.	Какая величина в электромагнитных колебаниях играет такую же роль, что и коэффициент трения в механических колебаниях? Ответ: активное сопротивление R.
2.	Что происходит с энергией колебательного контура, если он не является идеальным? Ответ: энергия реального колебательного контура уменьшается со временем.
3.	Что будет происходить с колебаниями в таком контуре? Ответ: колебания затухают.
4.	Как можно сделать колебания в реальном колебательном контуре незатухающими? Ответ: подключить внешний источник переменного (синусоидального) напряжения для компенсации энергетических потерь колебательного контура .
5.	От чего зависит амплитуда электрического тока в колебательном контуре при вынужденных колебаниях? Ответ: от частоты внешнего генератора ω.
6.	Дайте определение резонанса в электрической цепи. Ответ: резонансом в электрическом колебательном контуре называется явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний силы тока при совпадении частоты внешнего переменного напряжения с собственной частотой колебательного контура.
7.	В цепь переменного тока с циклической частотой 2582 рад/с включена катушка индуктивностью 3 мГн. Конденсатор какой емкости надо включить в эту цепь, чтобы осуществился резонанс? Дано: ω = 2582 рад/с, L = 3 мГн = 3∙10–3 Гн. ____________________ C – ? Решение. Ответ: требуемая емкость конденсатора равна 50 мкФ.
9.	В электрическую цепь с циклической частотой переменного тока 2000 рад/с включен конденсатор емкостью 100 мкФ. Катушку какой индуктивности нужно включить в эту цепь, чтобы осуществился резонанс? Дано: ω = 2000 рад/с, C = 100 мкФ = 10–4 Ф. ____________________ L – ? Решение. Ответ: требуемая индуктивность катушки равна 2,5 мГн.
10.	При наличии времени результаты вычислений проверяются с помощью компьютерной модели.

Домашнее задание* § 28; № 959, 961. Повторение: §76,79,80 (Физика, 9).