Мультимедийная презентация по теме 3.16 Электромагнитные колебания. Колебательный контур. Переменный электрический ток.

ГАПОУ НСО «Барабинский медицинский колледж»

Тема:

« Электромагнитные колебания.

Колебательный контур.

Переменный электрический ток »

Преподаватель: Вашурина Т. В. Барабинск, 2018

Цели учебного занятия:

• Учебные цели: сформировать представления о роли и месте физики в современной научной картине мира; понимание физической сущности наблюдаемых во Вселенной явлений через изучение понятия электромагнитные колебания, колебательный контур, переменный электрический ток; способствовать формированию умения владеть основополагающими физическими понятиями, уверенно пользоваться физической терминологией и символикой. Способствовать формированию умения организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения упражнений (ОК 2).

Фронтальный опрос Колебательные движения в окружающем мире.

Фронтальный опрос Виды колебаний. Механические колебания.

Фронтальный опрос Виды колебаний. Механические колебания.

Фронтальный опрос Примеры простых колебательных систем.

Фронтальный опрос Изменение кинетической и потенциальной энергии при механических колебаниях.

Фронтальный опрос Полная механическая энергия колебательного движения.

Фронтальный опрос Гармонические колебания и их характеристики.

Фронтальный опрос Уравнение гармонического колебания.

Фронтальный опрос Характеристики колебательного движения.

Фронтальный опрос Пружинный маятник.

Фронтальный опрос Математический маятник.

Фронтальный опрос Резонанс.

Тема: «Электромагнитные колебания. Колебательный контур. Переменный электрический ток»

Электромагнитные колебания

Периодические изменения электрического заряда, силы тока, электрического и магнитного полей, происходящие в колебательном контуре, называют электромагнитными колебаниями.

свободные

вынужденные

незатухающие

затухающие

Электромагнитные колебания

Свободные колебания - это колебания в системе, которые возникают после выведения её из положения равновесия.

Система выводится из равновесия при сообщении конденсатору заряда.

Вынужденные колебания - колебания в цепи под действием внешней периодической электродвижущей силы.

Вынужденные э/м колебания происходят с частотой равной частоте изменения напряжения источника тока. Когда частота переменного напряжения совпадает с частотой колебаний контура, наступает резонанс. При этом наблюдается увеличение силы тока. Явление резонанса применяется радиотехнике.

Период электромагнитных колебаний

Колебательный контур- колебательная система, в которой могут существовать электромагнитные колебания. Он состоит из конденсатора и проволочной катушки.

Колебательной системой, в которой можно создать электромагнитные колебания, является колебательный контур.

Колебательным контуром называют электрическую цепь, состоящую из конденсатора и катушки индуктивности.

Возникновение электромагнитных колебаний

Соединим конденсатор с источником тока, поставив переключатель в положение 1. Конденсатор зарядится, на его пластинах появится электрический заряд: на одной + , на другой - .

Переведём переключатель в положение 2, отключив тем самым конденсатор от источника тока.

• Как нам известно, ток (электрический) бывает переменным и постоянным . Переме́нный ток (англ. alternating current — переменный ток) — электрический ток, который периодически изменяется по модулю и направлению . В настоящее время очень широко используется переменный электрический ток. Его можно получить с помощью электрогенераторов переменного тока с применением эффекта электромагнитной индукции. На рисунке изображена примитивная установка для выработки переменного тока.

Ф = BScoswt " width="640"

Переменный ток в осветительной сети квартиры, применяемый па заводах и фабриках и т. д., представляет собой не что иное, как вынужденные электромагнитные колебания. Данные колебания напряжения легко обнаружить с помощью осциллографа.(рис . 4.8)

Ф = BScos а

При равномерном вращении рамки угол а увеличивается прямо пропорционально времени: а=2П nt , где n – частота вращения . Поэтому поток магнитной индукции меняется гармонически :

Ф = BS cos 2 П nt , Здесь 2П n число колебаний магнитного потока за 2П с . Это ЦИКЛИЧЕСКАЯ ЧАСТОТА колебаний w=2 П n = Ф = BScoswt

Стандартная частота промышленного переменного тока равна 50 Гц. Это означает, что на протяжении 1 с ток 50 раз идет в одну сторону и 50 раз — в противоположную. Частота 50 Гц принята для промышленного тока во многих странах мира. В США принята частота 60 Гц. Если напряжение на концах цепи меняется по гармоническому закону, то и напряженность электрического поля внутри проводников будет также меняться гармонически .

Переменное напряжение в гнездах розетки осветительной сети создается генераторами на электростанциях. Проволочную рамку, вращающуюся в постоянном однородном магнитном поле, можно рассматривать как простейшую модель генератора переменного тока. Поток магнитной индукции Ф, пронизывающий проволочную рамку площадью S, пропорционален косинусу угла а между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции (рис. 4.9):

Согласно закону электромагнитной индукции ЭДС индукции в рамке равна взятой со знаком «-» скорости изменения потока магнитной индукции, т. е. производной потока магнитной индукции по времени:

Если к рамке подключить колебательный контур,  то угловая скорость w вращения рамки определит  частоту w колебаний значений ЭДС, напряжения на paзличныx участках цепи и силы тока.

Если напряжение меняется с циклической частотой , то и сила тока в цепи будет меняться с той же частотой. Но колебания силы тока не обязательно должны совпадать по фазе с колебаниями напряжения. Поэтому в общем случае сила тока і в любой момент времени (мгновенное значение силы тока) определяется по формуле

Здесь I m - амплитуда силы тока, т. е. максимальное по модулю значение силы тока, а — разность (сдвиг) фаз между колебаниями силы тока и напряжения.

Перейдем к более детальному рассмотрению процессов, которые происходят в цепи, подключенной к источнику переменного напряжения.

Сила тока в цени с резистором. Пусть цепь состоит из соединительных проводов и нагрузки с малой индуктивностью и большим сопротивлением R (рис. 4.10). Эту величину, которую мы до сих пор называли электрическим сопротивлением или просто сопротивлением, теперь будем называть активным сопротивлением.

Сопротивление R называется активным, потому что при наличии нагрузки, обладающей этим сопротивлением, цепь поглощает энергию, поступающую от  генератора. Эта энергия превращается во внутреннюю энергию проводников — они  нагреваются.   Будем  считать, что напряжение на зажимах цепи меняется по гармоническому закону:

u = U m cos w t

Средняя мощность

равна первому члену в формуле (4.20)

Величина, равная квадратному корню из среднего значения квадрата силы тока, называется действующим значением силы переменного тока. Действующее значение силы переменного тока обозначается через I :

Действующее значение силы переменного тока равно силе такого постоянного тока, при котором в проводнике выделяется то же количество теплоты, что и при переменном токе за то же время.

Действующее значение переменного напряжения определяется аналогично действующему значению силы тока:

Решение задач

• Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы А. Кирик стр. 27 средний уровень №1-5.

Вопросы для закрепления :

• Сформулируйте понятие электромагнитных колебаний.
• В каком случае в системе возникают свободные электромагнитные колебания?
• Что называют вынужденными электромагнитными колебаниями?

Вопросы для закрепления :

• Сформулируйте определение колебательного контура.
• Какими величинами характеризуется состояние колебательной системы?
• Дайте определение циклической частоты.
• Дайте определение фазы колебаний.

Вопросы для закрепления :

• Когда в цепи возникает переменный электрический ток?
• Какова частота переменного электрического тока в России?
• По какой формуле можно рассчитать количество теплоты, выделяющееся в системе за время Т?

Самостоятельная работа

Время выполнения: 15 минут

Критерии оценки:

• за 3 правильных ответа – «3» балла;
• за 4 правильных ответа – «4» балла;
• за 5 правильных ответов – «5» баллов.

Взаимопроверка Критерии оценки: за 3 правильных ответа – «3» балла; за 4 правильных ответа – «4» балла; за 5 правильных ответов – «5» баллов.

Номер задания

Ответы

1

2

В

3

С

4

Д

А

5

А

ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

• Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Соцкий, Физика. 11 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений (с приложением на электронном носителе). Базовый и профильный уровни - М.: Просвещение, 2011 г. , с. 80-90, параграфы 27 - 31 прочитать, конспект выучить; стр. 109, упр. 4 (1, 2).

Критерии оценки:

• студент выучил конспект – «3» балла;
• студент прочитал параграфы и выучил конспект, решил верно одну задачу по теме – «4» балла;
• студент выучил конспект, владеет информацией из учебника, решил верно две задачи по теме – «5» баллов.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

  Список использованных источников

• Колебания в технике и окружающем нас мире [Электронный ресурс]/ Present 5 // Режим доступа: http://present5.com/kolebaniya-v-texnike-i-okruzhayushhem-nas-mire/
• Лекция «Электромагнитные колебания. Переменный ток» [Электронный ресурс]/ Yaklass // Режим доступа http://www.yaklass.ru/materiali?mode=lsntheme&themeid=132
• Тест по теме «Электромагнитные колебания. Колебательный контур. Переменный электрический ток» [Электронный ресурс]/ Videouroki // Режим доступа https://videouroki.net/razrabotki/test-po-fizike-na-temu-elektromagnitnye-kolebaniya-peremennyy-tok.html
• Лекция «Механические колебания [Электронный ресурс]/ I nfourok // Режим доступа https://infourok.ru/test-po-fizike-na-temu-mehanicheskie-kolebaniya-klass-471833.html
• Физика. 11 класс: Учебник для общеобразоват. учреждений с приложением на электронном носителе: базовый и профильный уровни: [Текст]/ Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н.Н. Соцкий.-20-е изд. - М. : Просвещение, 2011. – 399 с.