Презентация к уроку: "Свободные и вынужденные электромагнитные колебания"

• 1 слайд

  Свободные и вынужденные электромагнитные колебания
  Колебательный контур. Формула Томсона.
  Преподаватель физики
  Костенкова С.С.
  ГБПОУ КДПИ им. К. Фаберже
  
  
  
  
  2015год.
  

• 2 слайд

  Электромагнитные колебания — это колебания электрических и магнитных полей, которые сопровождаются периодическим изменением заряда, тока и напряжения и описываются уравнениями:
  q=qm cosω0t;
  i=Im cos(ω0t+π/2)
  

• 3 слайд

• 4 слайд

  
  Гипотеза Джеймса Клерка Ма́ксвелла
  
  Существование электромагнитных полей было теоретически предсказано великим английским физиком Дж. Максвеллом в 1864 году.
  Согласно теории Максвелла, переменные
  электрические и магнитные поля не могут
  существовать по отдельности:
  изменяющееся магнитное поле
  порождает электрическое
  поле, а изменяющееся
  электрическое поле порождает магнитное
  
  

• 5 слайд

  Колебательный контур
  Простейшей системой, где могут возникнуть и существовать электромагнитные колебания, является колебательный контур.
  Колебательный контур — цепь,
  состоящая из включенных
  последовательно
  1)катушки индуктивностью L,
  2)конденсатора емкостью С и
  3)резистора сопротивлением R
  

• 6 слайд

  Идеальный контур Томсона
  Идеальный контур Томсона — колебательный контур без активного сопротивления (R = 0).
  
  

• 7 слайд

  Возникновение свободных э.м. колебаний
  Если конденсатор зарядить и замкнуть на катушку, то по катушке потечет ток. Когда конденсатор разрядится, ток в цепи не прекратится из-за самоиндукции в катушке.
  
  Индукционный ток, в соответствии с правилом Ленца, будет течь в ту же сторону и перезарядит конденсатор.(рис ∂ )
  

• 8 слайд

  Возникновение свободных э.м. колебаний
  Ток в данном направлении прекратится, и процесс повторится в обратном направлении. Таким образом, в колебательном контуре будут происходить электромагнитные колебания.
  
  

• 9 слайд

  Свободные электромагнитные колебания – это периодически повторяющиеся изменения электромагнитных величин (q – электрический заряд, I – сила тока, U – разность потенциалов), происходящие без потребления энергии от внешних источников.
  
  

• 10 слайд

  Томсон Уильям
  Лорд Кельвин (1824-1907),
  английский физик
  Заложил основы теории
  электромагнитных
  колебаний и в 1853 вывел
  формулу зависимости
  периода собственных
  колебаний контура от его
  емкости и индуктивности
  (формула Томсона).
  
  

• 11 слайд

  получил образование в университетах
  Глазго и Кембриджа .
  с 1846 до 1899 г. был профессором
  натуральной философии в университете Глазго .
  посвящен в рыцари в 1866 г
  получил звание пэра и титул
  лорда Кельвина в 1892 г
  Король викторианской
  физики
  

• 12 слайд

  Формула Томсона
  Период электромагнитных колебаний в идеальном колебательном контуре (т. е. в таком контуре, где нет потерь энергии) зависит от индуктивности катушки и емкости конденсатора и находится по формуле Томсона, где
  T- это промежуток времени,
  через который значения колеблющихся величин
  периодически повторяются, называется периодом колебания:
  
  
  

• 13 слайд

  Затухающие свободные колебания
  В реальном колебательном контуре свободные электромагнитные колебания будут затухающими из-за потерь энергии на нагревание проводов.
  При этом происходят превращения энергии электрического поля конденсатора в энергию
  магнитного поля катушки с током
  и наоборот.
  
  

• 14 слайд

  Вынужденные электрические колебания
  Незатухающие колебания в цепи под действием внешней, периодически изменяющейся ЭДС – называются вынужденными электромагнитными колебаниями
  
  .
  Установившиеся вынужденные колебания всегда происходят на частоте ω внешнего источника.
  Электрические цепи, в которых происходят установившиеся вынужденные колебания под действием периодического источника тока, называются цепями переменного тока, напряжение которого изменяется по периодическому закону.
  
  

• 15 слайд

  Чему равен период собственных колебаний в контуре, если его индуктивность 2,5 Гн, а емкость 1,5 мкФ?
  
  Т = 12,16 * 10-3с = 12,16мс
  
  
  

• 16 слайд

  Задачи:
  Подставьте в формулу Томсона следующие значения:
  L = 0,5 Гн С = 0,5 мкФ
  Вычислите период, а затем частоту.
  Ответ: Т = 0,0031 с
  √ = 320 Гц
  

• 17 слайд

  Задачи:
  Конденсатор какой электроемкости следует подключить к катушке индуктивности L= 20 мГн, чтобы в контуре возникли колебания с периодом Т=1 мс?
  
  Ответ: С= 1,27 мкФ
  
  

• 18 слайд

  Задачи:
  Как изменится циклическая частота, если в колебательном контуре заменят конденсатор на другой меньшей в 36 раз емкостью?
  Ответ: частота увеличится в 6 раз
  

• 19 слайд

  Задачи:
  Как изменится период свободных колебаний в электрическом контуре при увеличении электроемкости конденсатора в 2 раза?
  
  Ответ: увеличится в 1,4 раза