Урок "Формула Томсона. Превращение энергии в колебательном контуре"

Тема урока: «Формула Томсона. Превращение энергии в колебательном контуре»

Цели урока:

• обучающие: объяснить превращение энергии в колебательном контуре; раскрыть смысл формулы Томпсона; показать универсальность основных закономерностей колебательных процессов для колебаний любой физической природы;

• развивающие: развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе приобретения знаний и умений по физике с использованием различных источников информации, в том числе средств современных информационных технологий; формирование умений оценивать достоверность естественнонаучной информации;

• воспитательные: воспитание убежденности в возможности познания законов природы; использования достижений физики на благо развития человеческой цивилизации; необходимости сотрудничества в процессе совместного выполнения задач, готовности к морально-этической оценке использования научных достижений, чувства ответственности за защиту окружающей среды.

Ход урока

Организационный момент:

I. Проверка домашнего задания. Учащиеся отвечают на вопросы:
(Слайд 1)

1. Что такое колебательный контур?

2. Чем идеальный колебательный контур от реального

3. Постройте график силы тока от времени _

4. Как будет выглядеть график зависимости заряда от времени?

5. Почему в начальный момент времени заряд на обкладках конденсатора максимален?

II. Актуализация знаний

Начнём с фундаментального вопроса: Что такое закон сохранения энергии? (слайд 3)
(Энергия никуда не исчезает и не откуда не появляется. Она переходит из одного состояния в другое). (слайд 4)

Назовите примеры превращении энергии в колебательных процессах (математический и пружинный матяник) (слайд 5)

III. Изучение нового материала.

Рассмотрим, превращение энергии в идеальном колебательном контуре. (слайд 6)

Электрическое поле, создаваемое зарядами обкладок конденсатора обладает энергией
_ . При разрядке конденсатора энергия его электростатического поля превращается в энергию магнитного поля катушки с током. И согласно закону сохранения энергии, суммарная энергия остаётся величиной постоянной.

В момент полной разрядки конденсатора сила тока достигает максимального значения. Запасённая в конденсаторе энергия электростатического поля перейдёт в энергию магнитного поля катушки _ . Получили формулу полной энергии идеального LC контура:

Процессы, происходящие в колебательном контуре, аналогичны колебаниям пружинного маятника. (Слайд 7). Видно, что энергия электростатического поля конденсатора является аналогом потенциальной энергии упругой деформации пружины. И энергия магнитного поля – аналогом кинетической энергии груза.

Значит, масса – индуктивность, жесткость – величина, обратная ёмкости, координата тела – заряд конденсатора, проекция скорости - сила тока. Слайд 8. Значит период колебаний

Это и есть формула Томсона.

Немного о сэре Джозефе Джоне Томсоне… (Слайд 9)

Период свободных электромагнитных колебаний – наименьший промежуток времени, в течении которого LC контур возвращается в исходное состояние.

Свободные электромагнитные колебания – периодическое изменение заряда на обкладках конденсатора, силы тока и напряжения без пополнения энергии из внешних источников. (Слайд 10)

IV физкультминутка

V. Закрепление материала

Решение задачи из сборника ЦТ §25Б А2

VI Домашнее задание

§7, задачи из сборника
§25, B1, №1,2,3

VII Рефлексия.

Подводя итоги, ответьте от чего зависит период свободных электромагнитных колебаний.

Электропроводности цепи, ЭДС источника от которого заряжают конденсатор, Количество витков в катушке, расстояние между пластинами конденсатора.

.

Электрические величины

Заряд конденсатора

q ( t )

Ток в цепи

Механические величины

Координата

Индуктивность

Величина, обратная электроемкости

x ( t )

Скорость

L

Напряжение на конденсаторе

Масса

Энергия электрического поля конденсатора

Жесткость

m

Магнитная энергия катушки

k

Упругая сила

Магнитный поток

Потенциальная энергия пружины

kx

Кинетическая энергия

LI

Импульс

m υ

- формула Томсона

Сэр Джо́зеф Джон То́мсон (18 декабря 1856 — 30 августа 1940) — английский физик, лауреат Нобелевской премии по физике 1906 года с формулировкой «за исследования прохождения электричества через газы».

Период свободных электромагнитных колебаний – наименьший промежуток времени, в течении которого LC контур возвращается в исходное состояние.

Свободные электромагнитные колебания – периодическое изменение заряда на обкладках конденсатора, силы тока и напряжения без пополнения энергии из внешних источников.

электропроводность цепи

ЭДС источника, от которого заряжают конденсатор

количество витков в катушке

расстояние между пластинами конденсатора