Презентация "КОЛЕБАНИЯ"

• 1 слайд

  КОЛЕБАНИЯ
  

• 2 слайд

  Цель урока: повторить и обобщить материал по данной теме.
  Задачи:
  Повторить:
  основные характеристики колебательного движения,
  основные особенности свободных, вынужденных колебаний и автоколебаний,
  формулы, определяющие частоту свободных колебаний математического и пружинного маятников, колебательного контура,
  условия возникновение резонанса,
  особенности переменного электрического тока.
  Выполнить экспериментальные задание по данной теме.
  Ознакомиться на практике с осциллографическим методом исследования электромагнитных колебаний.
  Установить универсальность основных закономерностей колебательных процессов для колебаний любой физической природы.
  Провести аналогию между механическими и электромагнитными колебаниями.
  Обсудить возможности использования в технике изучаемых закономерностей и особенностей колебательных процессов.
  

• 3 слайд

  – любые периодически повторяющиеся движения
  – колебания, возникающие в системе под действием внутренних сил
  Условия возникновения свободных колебаний:
  При выведении тела из положения равновесия в системе должна возникнуть сила, стремящаяся вернуть его в положение равновесия;
  Силы трения в системе должны быть достаточно малы.
  Свободные колебания
  Колебания
  

• 4 слайд

  1. Х = Хm sin ω0t
  2. Х = Хm cos ω0t
  Для определения разности фаз двух колебаний надо колеблющуюся величину выразить через одну и ту же тригонометрическую функцию – синус или косинус.
  1. Х = Хm sin ω0t
  2. Х = Хm cos ω0t = Хm sin (ω0t+ )
  π
  2
  Разность (сдвиг) фаз φс =
  π
  2
  1
  2
  Х, см
  t, с
  Разность фаз
  

• 5 слайд

  Разность фаз
  Разность (сдвиг) фаз φс = 0
  Разность (сдвиг) фаз φс = π
  t
  x
  Наибольшую роль сдвиг фаз играет при изучении переменного тока.
  

• 6 слайд

  Экспериментальное задание
  Продемонстрируйте сдвиг фаз между колебаниями двух различных маятников:
  φс = 0 (колебания с одинаковой фазой)
  φс = π (колебания в противофазе)
  С
  π
  2
  φс =
  

• 7 слайд

  Положение равновесия
  V
  m
  X=0
  V
  X
  X
  m
  V=0
  1) Выведение системы из положения равновесия
  2)
  3)
  Wm=0
  Зарядка конденсатора.
  Ek=0
  i
  q
  Смещение тела на расстояние
  от положения равновесия.
  Wp=0
  Ep=0
  V
  X
  Превращение энергии при гармонических колебаниях
  X
  m
  

• 8 слайд

  E= Ep+Ek= = = +
  W= Wp+Wm= = = +
  Положение равновесия
  X
  X
  m
  V=0
  V
  i
  q
  Ek=0
  Wm=0
  X
  V
  4)
  5)
  Перезарядка конденсатора.
  Отклонение тела в крайнее левое положение.
  

• 9 слайд

  Аналогия в условиях возникновения и затухания колебаний
  Механические колебания
  
  1) возвращение к положению равновесия за счёт F упр =k|x|
  
  2) затухают из-за наличия сил трения (μ)
  
  Электрические колебания
  
  разрядка конденсатора (появление тока) за счёт напряжения между пластинами U= (1/С)q
  
  2) затухают из-за наличия электрического сопротивления R в системе
  

• 10 слайд

  Соответствие между механическими и электрическими величинами при колебательных процессах.
  

• 11 слайд

  Переменный электрический ток
  - это ток периодически меняющийся по величине и направлению.
  i
  t
  I
  t
  График переменного тока
  График постоянного тока
  Гармонические изменения основных физических величин в генераторе:
  Ф = BS cos ωt e = BS ω sinωt
  u = Um cos ωt i = Im cos(ωt+φ)
  

• 12 слайд

  Действующим значением силы тока называется сила постоянного тока, выделяющего в проводнике такое же количество теплоты, как и переменный ток за то же время.
  
  Соотношение между действующими значениями и амплитудными :
  
  Imax
  I= ——
  2
  Аналогично определяется и действующее значение напряжения.
  
  Umax
  U= ——
  2
  Амперметры и вольтметры переменного тока регистрируют действующие значения силы тока и напряжения.
  

• 13 слайд

  Активное сопротивление в цепи переменного тока
  R
  ~
  u = Um cos ωt
  i = Im cos ωt
  В проводнике с активным сопротивлением колебания силы тока по фазе совпадают с колебаниями напряжения.
  Im =
  Um
  R
  I =
  U
  R
  При наличии R цепь поглощает энергию поступающую от генератора
  

• 14 слайд

  Конденсатор в цепи переменного тока
  С
  ~
  u = Um cos ωt
  i = Im cos (ωt+ )
  π
  2
  Колебания силы тока опережают колебания напряжения на конденсаторе на
  π
  2
  Хс =
  1
  ωС
  - емкостное сопротивление
  I =
  U
  Хс
  Im =
  Um
  Хс
  

• 15 слайд

  Катушка индуктивности в цепи переменного тока
  ~
  L
  i = Im sin ωt
  u = Um sin(ωt+ )
  π
  2
  Колебания силы тока на катушке отстают от колебаний напряжения на
  π
  2
  ХL =
  ωL
  - индуктивное сопротивление
  I =
  U
  ХL
  Im =
  Um
  ХL
  

• 16 слайд

  ВОПРОС:
  В какой из предложенных цепей лампочка горит ярче?
  ~
  L
  1.
  ~
  С
  1.
  L
  +
  _
  2.
  С
  +
  _
  2.
  Как изменится накал лампы в цепи переменного тока, если увеличить частоту подаваемого напряжения?
  Как изменится накал лампы в цепи переменного тока, если уменьшить электроемкость конденсатора?
  

• 17 слайд

  Закон Ома в цепи переменного тока
  ~
  L
  R
  С
  I =
  U
  R2+(XL – XC)2
  Z =
  R2+(XL – XC)2
  - полное сопротивление цепи
  I =
  U
  Z
  Сдвиг фаз между током и напряжением
  tg φc =
  XL - XC
  R
  

• 18 слайд

  Мощность в цепи переменного тока
  P = UI cos φC
  cos φC – коэффициент мощности
  Мощность переменного тока (средняя за период), выделяющаяся на активном сопротивлении:
  P = I2R
  Если цепь содержит только катушку индуктивности или конденсатор, то P=0.
  Повышение cos φC – важная народнохозяйственная задача. Необходимо обеспечить правильное проектирование электрических цепей путем подбора индуктивного и емкостного сопротивления.
  Запрещается использование устройств с cosφC < 0,85.
  

• 19 слайд

  Колебательные движения – одни из самых распространенных движений в природе. Сегодня нет такой области в технике где бы не применялись или не учитывались колебательные процессы.
  Механические колебания используются в различных технологических процессах и машинах.
  Электромагнитные колебания - основа действия важнейших электро- и радиотехнических устройств.
  

• 20 слайд

  ~50Гц
  А
  R C
  V1
  V2
  Задание
  Определите показания приборов в цепи. Напряжение сети U = 220В, R = 100 Ом, С = 15 мкФ.
  Постройте векторную диаграмму для данной схемы.
  

• 21 слайд

  ~50Гц
  А
  R C
  V1
  V2
  Задание
  Постройте векторную диаграмму для данной схемы.
  

• 22 слайд

  Задание
  Определить коэффициент мощности в цепи переменного тока, если показания амперметра 5А, показания вольтметра 220В, показания ваттметра 800Вт.
  

• 23 слайд

  Выводы:
  проведен сравнительный анализ механических и электромагнитных колебаний,
  выявлены общие закономерности колебательных движений,
  установлена универсальность основных закономерностей колебательных процессов для колебаний любой физической природы.