Задание скидывать в группу вконтакте

ФИЗИКА, ГРУППА № 34, 15.02.2022 г.

Занятие № 58

Тема: Повторение программного материала по теме «Колебания и волны».

Цель : повторить основные определения из механических и электромагнитных колебаний, переменный ток .

План:

1. Механические колебания.

2. Колебательные системы.

3. Электромагнитные колебания и переменный ток.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Механические колебания

Движение, при котором состояния движущегося тела с течением времени повторяются, причём тело проходит через положение своего устойчивого равновесия поочерёдно в противоположных направлениях, называется механическим колебанием.

Условием возникновения колебания является наличие в системе возвращающей силы, всегда направленной к положению устойчивого равновесия. Каждый законченный цикл колебательного движения, после которого оно вновь повторяется, называется полным колебанием.

Особенность колебаний: периодичность во времени.

Смещением х называется отклонение колеблющейся точки от положения равновесия в данный момент времени.

Амплитудой колебаний х_m называется модуль наибольшего смещения тела от положения равновесия при колебательном движении.

Периодом колебания Т называется время, за которое совершается одно полное колебание: Т = t/N.

Величину, равную числу колебаний, совершаемых за единицу времени, называют частотой колебаний

Циклическая частота (рад/с)–число колебаний за 2 сек

Фаза колебаний (рад) – величина, характеризующая направление колебаний (скалярная физическая величина, являющаяся аргументом синуса или косинуса)

Начальная фаза (рад)– фаза колебаний в момент времени t =0

Условия возникновения колебаний:

1. сила, стремящаяся возвратить тела к положению равновесия

2. трение должно быть достаточно мало

-уравнение колебательного движения

Виды колебаний:

Гармонические – периодические изменения физической величины в зависимости от времени, происходящие по закону косинуса или синуса.

Свободные – колебания, возникающие в системе выведенной из положения равновесия и предоставленной самой себе.

Затухающие – колебания, амплитуда которых убывает с течением времени. Затухание свободных механических гармонических колебаний связано с уменьшением механической энергии колебательной системы за счёт работы сил сопротивления (трения).

Автоколебания - колебания, в которых колебательная система получает энергию от внешнего источника, в котором колебания не совершаются.

Вынужденные – колебания, возникающие в системе под действием внешней периодически изменяющейся силы.

Резонанс - явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты изменения внешней силы с частотой свободных колебаний.

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Математическим маятником называют материальную точку, подвешенную на тонкой нерастяжимой нити. Маленький металлический шарик, подвешенный на длинной нити, можно условно считать математическим маятником.

-период колебаний математического мятника

При колебаниях математического маятника (в отсутствие сил трения) выполняется закон сохранения механической энергии и периодически происходит переход потенциальной энергии в кинетическую и обратно.

В положении максимального отклонения от положения равновесия потенциальная энергия маятника максимальна, а кинетическая равна нулю. При приближении к положению равновесия потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая увеличивается, достигая максимального значения в положении равновесия, в котором потенциальная становится равной нулю:

W_полн = W_п + W_к = const

E_полн = E_к _max = Е_п _maх

-полная механическая энергия при колебаниях тела на нити (Дж)

закон сохранения механической энергии при колебаниях груза на нити

Пружинный маятник - это груз массой, подвешенный на абсолютно упругой пружине и совершающий гармонические колебания под действием силы упругости.

-период колебаний пружинного маятника (с)

-полная механическая энергия при колебаниях тела, прикрепленного к пружине

-закон сохранения механической энергии при колебаниях груза на пружине

Электромагнитные колебания, взаимосвязанные колебания электрического и магнитного полей, составляющих единое электромагнитное поле.

Различают вынужденные электромагнитные колебания поддерживаемые внешними источниками, и собственные электромагнитные колебания существующие и без них.

Переме́нный ток — электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению или, в частном случае, изменяется по величине, сохраняя своё направление в электрической цепи неизменным.

Чтобы вызвать в цепи такой ток, используются источники переменного тока, создающие переменную ЭДС, периодически изменяющуюся по величине и направлению. Такие источники называются генераторами переменного тока.

Алгебраическое выражение полного сопротивления цепи имеет вид:

где Z — общее сопротивление, R — активное сопротивление, X_L — индуктивное сопротивление цепи.

Таким образом, полное сопротивление цепи переменному току, состоящей из активного и индуктивною сопротивлений, равно корню квадратному из суммы квадратов активного и индуктивного сопротивлений этой цепи.

Закон Ома для такой цепи выразится формулой I = U / Z,где Z — общее сопротивление цепи.

Сопротивление, оказываемое проводником проходящему по нему переменному току, называется активным сопротивлением.

При прохождении переменного тока необходимо учитывать не только активное, но и реактивное сопротивление, обусловленное наличием, в потребителе индуктивных и емкостных свойств.

Сопротивление, оказываемое переменному току ЭДС самоиндукции, носит название индуктивного сопротивления.

x _L = ωL, где x_L - индуктивное сопротивление в омах; L - индуктивность в генри (гн); ω - угловая частота

Кроме индуктивного сопротивления существует емкостное сопротивление, обусловливаемое как наличием емкости в проводниках и обмотках, так и включением в отдельных случаях в цепь переменного тока конденсаторов. При увеличении емкости С потребителя (цепи) и угловой частоты тока емкостное сопротивление уменьшается.

Емкостное сопротивление равно x_с = 1/ωС, где х_с — емкостное сопротивление в омах, ω - угловая частота, С - емкость потребителя в фарадах.

Переменный синусоидальный ток в течение периода имеет различные мгновенные значения. При расчетах цепей переменного тока, а также при электрических измерениях неудобно пользоваться мгновенными или амплитудными значениями токов и напряжений, а их средние значения за период равны нулю. Кроме того, об электрическом эффекте периодически изменяющегося тока (о количестве выделенной теплоты, о совершенной работе и т. д.) нельзя судить по амплитуде этого тока.

Наиболее удобным оказалось введение понятий так называемых действующих значений тока и напряжения. В основу этих понятий положено тепловое (или механическое) действие тока, не зависящее от его направления.

Действующее значение переменного тока - это значение постоянного тока, при котором за период переменного тока в проводнике выделяется столько же теплоты, сколько и при переменном токе.

Если известна амплитуда переменного синусоидального тока, то действующее или эффективное его значение определяется по формуле:

то есть эффективное значение синусоидального тока в раз меньше его амплитудного значения.

Аналогичная формула применяется и для вычисления эффективного значения синусоидального напряжения:

I_m и U_m – амплитудные значения тока и напряжения.

Основная литература по теме урока:

1) Учебник «Физика 11» Г.Я. Мякишев, Б.Б.Буховцев, М. «Просвещение»

2) интернет ресурсы

Домашнее задание: изучить материал, сделать краткий конспект.

Задание скидывать в группу вконтакте

34 гр. https://vk.com/club194181059

Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 77; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!