Тема урока: Резонанс в электрической цепи. Автоколебания.
Цель урока : сформировать понятие резонанса и автоколебаний, выяснить условия возникновения этих явлений в электрических цепях.
Задачи урока: образовательная: раскрыть физическую сущность процессов, происходящих при резонансе, который может возникать не только в механических системах, но и в электромагнитных колебательных системах, явления автоколебания, научить обучающихся применять основные закономерности электрического резонанса при решении физических задач;.
развивающая: развивать умение применять полученные знания о резонансе на парактике в быту, развивать интерес к знаниям, способность анализировать, обобщать, выделять главное;
воспитательная: расширить политехнический кругозор обучающихся сведениями о прикладном значении электрического резонанса, привить уважение к науке, воспитывать чувство требовательности к себе, дисциплинированности.
I. Проверка домашнего задания.
1. При каких условиях в электроцепи возникают вынужденные ЭМ колебания?
2. Что такое полное сопротивление? Из каких сопротивлений оно состоит?
3. Чему равно действующее силы переменного тока?
4. Чему равно действующее напряжения?
5. Чему равна мощность тока в цени с резистром?
Проверка решения домашних задач..з1,2 стр.84
(А2 Im=Um*С*ω, С= Im/Um*ω=4 А/200В*4000об/с=5 мкФ)
(А3 Um=Lω Im= 0,125 Гн*2000об/с*0,4 А=100В)
II. Изучение нового материала
В механических системах, совершающих колебания, резонанс наступает, если мал коэффициент трения. В электромагнитной системе резонанс может наступить при малом активном сопротивлении. От этого сопротивления проводник нагревается.
|
|
|
Собственная частота колебаний в контуре, если активное сопротивление мало, вычисляется по формуле: 
При вынужденных колебаниях I max, когда частота меняющегося напряжения равна собственной частоте контура: ω= 
Резонансом в электрической цепи называют явление резкого возрастания амплитуды, вынужденных колебаний силы тока или напряжения, при совпадении частоты внешнего переменного напряжения с собственной частотой колебательного контура.
При резонансе в электрической цепи мощность в контуре Рmax, когда сила тока и напряжение совпадают по фазе. После включения внешнего переменного напряжения резонанс для силы тока
устанавливается постепенно. Амплитуда силы тока увеличивается, до тех пор, пока энергия выделившаяся на резисторе, не будет равна внешней энергии, поступившей в контур за это время.
Выразим это с помощью формул: 
Т = 
Т , упростим выражение: ImR= Um;
Найдем амплитуду силы тока: Im= 
.
Если R→0, амплитуда тока начинает резко возрастать: ( Im)рез→ 
. Если R увеличивается, сила тока уменьшается. При большом сопротивлении R — резонанс не наступает. На графике стр.97представлены зависимости амплитуды силы тока от частоты при различных сопротивлениях (R1< R2< R3).С увеличением силы тока при резонансе возрастает напряжение на конденсаторе и катушке.
|
|
|
Автоколебания-незатухающие колебания, поддерживающиеся за счет энергии постоянного , т.е непериодического внешнего воздействия. Отличаются от вынужденных колебаний тем, что вынужденные - вызваны периодическим внешним воздействием и происходят с частотой этого воздействия, а возникновение автоколебаний и их частота определяется внутренними свойствами автоколебательной системы ( часы с гирей, струна скрипки под воздействием смычка)
Генератор на транзисторе – автоколебательная система. Для создания автоколебаний
необходимо обеспечивать автоматическую работу клапана или ключа. Клапан должен обладать большим быстродействием. Такую работу безынерционного клапана выполняет транзистор, который состоит из 3-х полупроводников:
коллектора, эмиттера и базы. Эмиттер и коллектор имеют одинаковые основные носители заряда; основные носители базы имеют противоположный знак.
|
|
|
Работа генератора на транзисторе. 
На схеме стр.103 видим, что колебательный контур последовательно соединен с источником напряжения, а далее расположен транзистор.
На коллектор подается отрицательный потенциал, а на эмиттер – положительный.
Переход база – коллектор является обратным (ток в цепи не идет); при этом переход эмиттер- база оказывается прямым. Что соответствует разомкнутому ключу на схемах.
Чтобы в контуре появился ток и зарядил конденсатор необходимо сообщать базе отрицательный потенциал относительно эмиттера. Это соответствует замкнутому ключу на схеме. Для компенсации потерь энергии в контуре напряжение на эмиттерном переходе
должно постоянно менять знак, для осуществления обратной связи.
В данном случае обратная связь возникает из-за индуктивной связи катушек. Одна из ник расположена в контуре, другая подключена к эмиттерному переходу.
Чтобы колебания в контуре не затухали, необходимо подбирать фазу колебаний напряжения на эмиттерном переходе так, что «толчки» тока действуют на контур в нужные интервалы времени.
От индуктивности катушки и емкости конденсатора зависит частота колебаний в контуре.
ω0=1 / 
|
|
|
Чем меньше индуктивность и емкость, тем больше частота колебаний
Генераторы на транзисторах широко применяются в радиотехнических устройствах, электронно–вычислительных машинах.
Ⅲ.Закрепление изученного материала
1. Когда наиболее отчетливо выражены резонансные свойства контура. ( при R→0).
2. Где возникают автоколебания?
3. Чем отличаются автоколебания от свободных и вынужденных колебаний?
Задача №1 стр.100 ε max = ω*В*S = ν*2πВS =50об/с*3,14*2*0,01м²*0,2 Тл=0,628 В
№2 Im=Um/ 
, =Lω=L*2πν, Im=U 
/ =U / L*2πν=100В / /0,08 Гн*2*3,14*1000Гц=0,28В
V. Подведение итогов урока.
В электрической цепи может наступить резонанс – резкое возрастание амплитуды силы тока и напряжения при совпадении частот внешнего напряжения и собственных колебаний контура. Наибольшее применение резонанс нашел в радиосвязи.
VI.Домашнее задание: изучить §23,25, вып.зад.1 стр.100
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 317; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!