СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Скидки до 50 % на комплекты
только до 28.05.2025

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

Резонанс в электрической цепи

Категория: Физика

Нажмите, чтобы узнать подробности

Данный материал поможет в проведении урока на тему «Резонанс в электрической цепи»

Просмотр содержимого документа
«Резонанс в электрической цепи»

Класс 11.

УМК: « Физика» Авторы: Б.Б. Буховцев, Г. Я. Мякишев.

Тема урока: «Резонанс в электрической цепи»

Тип: урок открытия новых знаний.

Основные этапы учебной деятельности

Цель этапа

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

УУД

Время выполнения

Познавательные

Регулятивные

Коммуникативные

1.Организационный этап

Подготовка к уроку обеих сторон

Проверить наличие учебных принадлежностей, наладить дисциплину, отметить отсутствующих.

Проверка своей готовности к уроку, приветствие учителя


Принятие сигнала к учебной деятельности

Умение слушать и вступать в диалог

5 минуты

2.Актуализация знаний.

Вспомнить пройденный материал.

Задать ряд вопросов,

Ответить на вопросы заданные учителем.

Решение задач, установление аналогий.

Принятие и сохранение учебной задачи; планирование своей деятельности.

Правильная постановка вопросов..

5 минут

3.Изучение нового материала

Понять информацию, которую даёт учитель и усвоить новые знания.

Доступно объяснить материал, сделать акцент на то, что нужно записать

Записать, главную информацию, разобрать новый материал.

Выделение существенной информации; установление аналогий.

Учёт установленных правил и планирование контроля.

Правильная постановка вопросов.

20 минут

4.Закрепление нового материала

Выявить непонимание темы, творческие применить полученные знания


Решение задач у доски

Поиск необходимой информации; запись выборочной информации.

Оценка правильности выполнения своих действий на уроке.

Формулировка собственного мнения и учёт мнения других

10 минут

5. Информация о домашнем задании.

Получение домашнего задания

Грамотно объяснить учащимся домашнее задание

Записать и принять домашнее задание

Установление аналогий; осуществление синтеза.

Самостоятельная адекватная оценка своих действий.

Формулировка вопросов, контроль действий партнёра.

2 минуты

6.Рефлексия.

Подведение итогов

Подведение итогов

Высказать свои эмоции за урок в стихах.

Построение суждений в форме связи.

Проявление познавательной инициативы

Формулировка итогов урока

3 минуты



ХОД УРОКА

  1. Орг. Момент

Приветствие; проверка отсутствующих и готовности

“Закройте глаза, освободите уши, напрягите слух, и от нежнейшего дуновения до самого дикого шума, от простейшего звука до высочайшей гармонии, от самого мощного страстного крика до самых кротких слов разума – всё это речь природы, которая обнаруживает своё бытиё, свою силу, свою жизнь…

Она даёт дивное зрелище; видит ли она сама, мы не знаем, но она его даёт для нас, а мы, незамеченные, смотрим из-за угла… Каждому является она в особенном виде. Она скрывается под тысячей имён и названий, и всё равно одна и та же. Она ввела меня в жизнь, она и уведёт. Я доверяю ей. Пусть она делает со мной, что хочет…”. Иоганн Вольфганг Гёте

Физика – наука о природе, приоткрывшая завесу и разгадавшая больше загадок мироздания, чем любая другая наука. Мы – дети природы и должны уметь с ней разговаривать, понимать и беречь её.

Кроме того, мы должны не только пользоваться всем тем, что дарит нам природа, любоваться ею, но стараться постичь её и увидеть то, что скрыто от нас за внешними образами явлений. А это можно лишь с помощью замечательной науки – физики.

Только физика позволяет заметить, что в “явлениях природы есть формы и ритмы, недоступные глазу созерцателя, но открытые глазу аналитика. Эти формы и ритмы мы называем физическими законами” (Р.Фейнман

  1. Актуализация знаний

На прошедших уроках мы детально изучили процессы, которые происходят на участке цепи с одним из возможных сопротивлений.

Сегодня на занятии мы должны с Вами изучить основные особенности переменного электрического тока на реальном участке цепи и раскрыть физическую сущность процессов, происходящих при электрическом резонансе.

Итак, давайте вспомним.

Фронтальный опрос

Учитель: Что называют электромагнитными колебаниями?

Ученик: Электромагнитными колебаниями называют периодические изменения напряженности электрического поля, магнитной индукции, силы тока, заряда и других характеристик электромагнитного поля

Учитель: Какие электромагнитные колебания называют вынужденными?

Ученик: Вынужденными колебаниями называют такие колебания, которые вызываются действием на систему внешних сил, периодически изменяющихся с течением времени

Учитель: Дайте определение переменного электрического тока.

Ученик: Электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению

Учитель: Дайте определение действующего значения силы переменного тока.

Ученик: Действующим значением силы переменного тока называют некоторое значение постоянного тока, действие которого произведёт такую же работу, что и рассматриваемый переменный ток за время одного периода.

Учитель: От каких величин зависит реактивное емкостное сопротивление?

Ученик: от емкости элемента и частоты протекающего тока.

3. Изучение нового материала.

В рабочих тетрадях записываем дату, тему урока и рассматриваемые вопросы.

Рассматриваемые вопросы:

  • Закон Ома для электрической цепи переменного тока.

  • Резонанс в цепи переменного тока.

  • Применение и учёт резонанса в технике.

Учитель:

В действительности участок цепи, по которому протекает переменный электрический ток, обладает свойствами активного, емкостного и индуктивного сопротивлений, правда, в разной степени. В каких-то случаях тем или иным сопротивлением можно пренебречь – в зависимости от решаемой задачи.

Рассмотрим процессы, происходящие на реальном участке цепи, представляющем собой последовательное соединение резистора, конденсатора и катушки индуктивности.

Отношения между физическими величинами для такого участка значительно сложнее, поэтому обратимся к главным результатам.

Опишем прохождение переменного электрического тока на таком участке цепи.

Напряжение, подаваемое внешним генератором, в любой момент времени равно сумме падений напряжений на различных участках цепи:

Пусть напряжение в цепи изменяется по гармоническому закону:

Так как напряжение на каждом участке своё, то на разных участках цепи между колебаниями силы тока и напряжения имеется свой сдвиг фаз. Поэтому сила тока в цепи будет изменяться по закону:

Амплитуда приложенного напряжения определяется на векторной диаграмме как геометрическая сумма амплитуд падений напряжений на активном сопротивлении, катушке индуктивности и конденсаторе.

Из прямоугольного треугольника на чертеже имеем:

Тогда:

Полное электрическое сопротивление цепи переменному току:

Величина

называется реактивным сопротивлением или реактансом.

Закон Ома для цепи переменного тока запишется в виде:

Формулировка закона Ома для цепи переменного тока:

Амплитуда силы переменного тока прямо пропорциональна амплитуде напряжения и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

Закон Ома для действующих значений силы тока и напряжения:

Сдвиг фаз между колебаниями силы тока и напряжения можно определить из векторной диаграммы:

На реальном участке цепи происходят новые физические явления. Одно из важных – электрический резонанс.

Явление электрического резонанса впервые было описано выдающимся английским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом в 1868 году.

Из формулы (7) следует условие, при котором наступает электрический резонанс: сила тока максимальна при минимальном значении полного сопротивления цепи, т.е. когда:

При этом:

  • цепь обладает только активным сопротивлением;

  • (UL)рез. = (UC)рез. (по модулю), но противоположны по фазе.

Выводы:

Из (10) следует, что электрический резонанс происходит, когда частота вынуждающего напряжения равна собственной частоте электрической цепи:

Амплитуда установившихся колебаний силы тока при резонансе определяется:

При электрическом резонансе цепь фактически обладает только активным сопротивлением, т.е. нет сдвига фаз между силой тока и напряжением, хотя до и после резонанса этот сдвиг фаз есть.

Проанализируем формулу (12):

  • при R — 0 (Imax)рез. —  (чем меньше активное сопротивление R, тем более острый максимум имеет резонансная кривая);

  • при R —  говорить о резонансе не имеет смысла.

Таким образом: резонанс в электрической цепи переменного тока – явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний силы тока в колебательном контуре при совпадении частоты внешнего переменного напряжения с частотой свободных незатухающих колебаний в контуре.

Давайте посмотрим, каким образом на практике можно получить явление резонанса напряжений в электрической цепи переменного тока при последовательном соединении её элементов.

Явление электрического резонанса широко используется при осуществлении радиосвязи в схемах настройки радиоприёмников (для выделения сигнала требуемой частоты), усилителей, генераторов высокочастотных колебаний. На явлении резонанса основана работа многих измерительных приборов. Например, резонансный волномер используется для измерения частоты и является основной частью генераторов стандартных сигналов.

Нужно помнить, что явление электрического резонанса необходимо учитывать при расчёте изоляции электрических цепей.

Вредное влияние резонанса проявляется в тех случаях, когда в цепи, не рассчитанной на работу в условиях резонанса, возникают чрезмерно большие токи или напряжения.

Резкие возрастания тока могут привести к нарушению изоляции витков катушки индуктивности, а большие напряжения – к пробою конденсаторов.

4. Закрепление нового материала

Вопросы для закрепления (выполняются письменно в тетрадях)

  1. Что было изучено сегодня на уроке?

  2. Какие новые понятия на уроке были введены?

  3. Что представляет собой реальный участок цепи?

  4. Какие новые формулы и законы изучили?

  5. С каким новым физическим явлением Вы познакомились?

  6. Дайте определение электрического резонанса.

Мы заканчиваем наш урок. Проследим логику изучения нами учебного материала.

С чего мы начали?

  1. Повторили ранее изученный материал.

  2. Выделили основные теоретические положения новой темы.

  3. Подтвердили эти положения демонстрационным экспериментом.

  4. Нашли практическое применение явления электрического резонанса.

  5. Систематизировали и закрепили полученные знания.

Несколько учеников зачитывают свои ответы. Учитель подводит итоги урока, объявляются отметки учащимся.

5. Домашнее задание.

6 .Рефлексия

(Карточки с вопросами находятся на столе у каждого учащегося).

1. Что интересного запомнилось Вам на уроке?

2. Что оказалось для Вас полезным?

3. Что представляло наибольшую трудность?

4. Как Вы оцениваете полученные сегодня знания (глубокие, осознанные; предстоит осознать; неосознанные)?

Наш урок мы завершим изречениями древнекитайского философа, последователя Конфуция – Сюнь-цзы:

“Не поднявшись на высокую гору, не узнаешь высоты неба. Не взглянув в глубокое ущелье в горах, не узнаешь толщины земли. Не услышав заветов предков, не узнаешь величия учёности”.

“В учении нельзя останавливаться”.

И действительно, сколько ещё непознанного и неразгаданного вокруг нас. Какое поле деятельности для умелых рук, пытливого ума, смелой и любознательной натуры! А “великий океан истины” всё также расстилается перед нами неразгаданным до конца, загадочным, волшебным и манящим.

Я благодарю всех за урок. До свидания.




Скачать

Рекомендуем курсы ПК и ППК для учителей

Вебинар для учителей

Свидетельство об участии БЕСПЛАТНО!

Закрыть через 5 секунд
Комплекты для работы учителя