Тема : Электромагнитные колебания .Колебательный контур.

Класс

Класс	8А	8Б	8В
Дата проведения	«____»_____20____г.	«____»_____20____г.	«____»_____20____г.

8класс Урок ______

Тема : Электромагнитные колебания .Колебательный контур.

Цель урока: изучить понятие электромагнитные колебания и изучить формулу Томсона

Задачи:

Воспитательная: воспитать культуру физического труда; внимательность при объяснении нового материала.

Образовательная: Дать понятие математическому и пружинному маятнику, изучить понятие электромагнитные колебания и изучить формулу Томсона

Развивающая: способствовать развитию мыслительной деятельности.

Ход урока:

I Орг. момент

II Проверка домашнего задания:

III Актуализация опорных знаний:

IV Изучение нового материала:

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ

1. Открытие электромагнитных колебаний было неожиданным. После того как изобрели простейший конденсатор и научились сообщать ему большой заряд с помощью электростатической машины, ученые начали наблюдать его электрический заряд. С простейшим конденсатором — лейденской банкой — вы ознакомились в 8 классе.

Замыкая обкладки лейденской банки с помощью проволочной катушки, обнаружили, что стальные спицы внутри катушки намагничиваются. В этом ничего странного не было, так как электрический ток и должен намагничивать стальной сердечник катушки. Удивительным было то, что нельзя было предсказать, какой конец намагниченного сердечника катушки окажется северным полюсом, а какой — южным. Опыты, проведенные в одних и тех же условиях, давали различные результаты.

Ученые не сразу поняли, что при разрядке конденсатора через катушку возникают колебания. За время разряда конденсатор успевает несколько раз перезарядиться, и электрический ток тоже меняет направление. Из-за этого сердечник может намагничиваться по-разному, и его полюсы поочередно меняются.

Итак, при разрядке конденсатора периодически (или почти периодически) изменяются заряд, ток, напряжение, электрические и магнитные поля. Периодическое изменение этих величия называют электромагнитными колебаниями. Получить электромагнитные колебания почти так же просто, как и заставить тело колебаться, подвесив его на пружине. Но наблюдать электромагнитные колебания уже не так просто. Ведь мы непосредственно не видим ни переразрядки конденсатора, ни тока в катушке. К тому же колебания обычно происходят с очень большой частотой.

Для наблюдения и исследования электромагнитных колебаний самым подходящим прибором является электронный осциллограф.

Электромагнитные колебания возникают в электрической цепи, состоящей из батареи конденсаторов и катушки индуктивности .Цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсатора и катушки и позволяющая получать электромагнитные колебания, называется колебательным контуром. Такая установка состоит из источника тока (1), батареи конденсаторов (2), катушки индуктивности (3), электронного осциллографа (4) и переключателя (5). Емкость батареи (С) можно менять, перемещая рукоятку и включая разные конденсаторы. Можно менять и индуктивность (Ь) катушки, включая большее или меньшее число витков обмотки или внося в катушку стальной сердечник.

При повороте переключателя влево ,) конденсатор подключается к источнику тока и на его обкладках начинает накапливаться электрический заряд, т.е. конденсатор начинает заряжаться. А если ручку перебросить вправо (положение 7), то источник тока отключается, а к зажимам конденсатора присоединяется обмотка катушки. При этом конденсатор начинает разряжаться через катушку, и по обмотке идет электрический ток.

При увеличении электрической емкости конденсатора в установке можно увидеть растягивание осциллограммы в горизонтальном направления. Следовательно, с увеличением емкости колебательного контура период электромагнитного колебания возрастает (частота соответственно уменьшается). Когда емкость уменьшается, период колебания тоже уменьшается, а частота, естественно, возрастает.

Такой же результат получается при изменении индуктивности катушки в контуре. При увеличении индуктивности период колебания возрастает, и, наоборот — при уменьшении индуктивности период сокращается. Таким образом, период свободного электромагнитного колебания в колебательном контуре вычисляется через индуктивность контура (L) и емкость (С) по формуле:

В честь него это выражение называется формулой Томсона.

Для того чтобы получить период (Т) в секундах (с), индуктивность (L) должна быть выражена в генри (Гн), а емкость (С) — в фарадах (Ф).

Явления в колебательном контуре аналогичны явлениям в пружинном маятнике.

Через четверть периода деформация пружины исчезает, а груз с максимальной скоростью проходит положение равновесия. При этом потенциальная энергия пружины превращается в кинетическую энергию груза (рис. 91, в). Точно так же через четверть периода конденсатор разряжается, и через обмотку катушки течет электрический ток максимальной силы. Энергия электрического поля конденсатора превратилась в энергию магнитного поля катушки (рис. 91, е).

Далее груз, продолжая свое движение, растягивает пружину, и к концу полупериода кинетическая энергия груза вновь превращается в потенциальную энергию пружины (рис. 91, д). Аналогично электрические заряды за счет энергии магнитного поля начинают накапливаться на обкладках конденсатора, и к концу полупериода энергия магнитного поля катушки превращается в энергию электрического поля конденсатора (рис. 91, е). Этот процесс вновь повторяется, и к концу периода система возвращается в первоначальное состояние (рис. 91, ж, з, и, к).

Таким образом, можно сделать вывод: в цепи, состоящей из конденсатора и катушки индуктивности, при очередной разрядке конденсатора возникают электромагнитные колебания.

Решение задач:

№3. Для демонстрации медленных электромагнитных колебаний собирается колебательный контур с конденсатором, емкость которого равна 2,5 мкФ. Какова должна быть индуктивность катушки при периоде колебания 0,2 с?

Дано:

СИ:

Решение:

C=2,5 мкФ T=0,2 c

2,5 10^-6 Ф

Ответ:

L -?

№1. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 250 пФ и катушки индуктивностью 10 мГн. Определите период и частоту свободных колебаний.

№2. Необходимо собрать колебательный контур частотой 3 мГц, используя катушку индуктивностью 1,3 мГн. Какова должна быть емкость конденсатора?

V Закрепление изученного:

- Что такое математический маятник?

- От чего зависит период колебаний математического маятника?

- От чего зависит период колебаний тела под действием силы упругости?

- Каким образом с помощью маятников приборов находят залежи полезных ископаемых?

- Какие колебания называются свободными?

- Почему колебания затухают?

- Как влияет сила трения на амплитуду колебаний?

- Почему затухающие колебания нельзя назвать гармоническими?

- Чем определяется собственная частота колебательной системы?

- Что такое вынужденные колебания?

- С какой частотой происходят вынужденные колебания?

- Как зависит амплитуда вынужденных колебаний от частоты?

- Какое явление называется резонансом?

- Какие примеры применения резонанса вы можете привести?

- Что представляет собой колебательный контур? Начертите его схему.

- Что необходимо сделать, чтобы в колебательном контуре возникли свободные колебания?

- Почему свободные электромагнитные колебания затухают?

- Как влияет изменение емкости конденсатора на период свободного колебания в контуре?

- Как влияет изменение индуктивности катушки на период свободного колебания в контуре?

- Какой формулой выражается период свободных колебаний в колебательном контуре? В каких единицах измеряются величины, входящие в нее?

VI Подведение итогов

VII Домашнее задание: § 54

Тема : Электромагнитные колебания .Колебательный контур.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ

. Открытие электромагнитных колебаний было неожиданным. После того как изобрели простейший конденсатор и научились сообщать ему большой заряд с помощью электростатической машины, ученые начали наблюдать его электрический заряд. Замыкая обкладки лейденской банки с помощью проволочной катушки, обнаружили, что стальные спицы внутри катушки намагничиваются. В этом ничего странного не было, так как электрический ток и должен намагничивать стальной сердечник катушки. Удивительным было то, что нельзя было предсказать, какой конец намагниченного сердечника катушки окажется северным полюсом, а какой — южным. Опыты, проведенные в одних и тех же условиях, давали различные результаты.

Итак, при разрядке конденсатора периодически (или почти периодически) изменяются заряд, ток, напряжение, электрические и магнитные поля. Периодическое изменение этих величия называют электромагнитными колебаниями.

Дата добавления: 2022-07-01; просмотров: 137; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!