Выбранный для просмотра документ Урок-игра по темем Электромагнитные колебания.ppt
Скачать материал "Урок - игра по теме "Электромагнитные колебания""
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
1 слайд
Математический аппарат, используемый при изучении темы «Электромагнитные колебания»
2 слайд
Гармонические колебания и их характеристики
Колебаниями называются движения или процессы, которые характеризуются определенной повторяемостью во времени. Колебания широко распространены в окружающем мире и могут иметь самую различную природу. Это могут быть механические (маятник), электромагнитные (колебательный контур) и другие виды колебаний.
Особую роль в колебательных процессах имеет простейший вид колебаний - гармонические колебания, при которых колеблющаяся величина меняется от времени по закону синуса или косинуса.
3 слайд
Графики основных тригонометрических функций
4 слайд
Графики основных тригонометрических функций
5 слайд
Уравнение гармонических колебаний имеет вид:
6 слайд
Параметры
гармонических колебаний :
7 слайд
8 слайд
ПЕРЕМЕННЫЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
9 слайд
ПЕРЕМЕННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
Гармоническая ЭДС возникает, например, в рамке, которая вращается с постоянной угловой скоростью в однородном магнитном поле с индукцией В. Магнитный поток Ф , пронизывающий рамку с площадью S равен:
Ф = BScos α = BScosωt,
где α - угол между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции .
По закону электромагнитной индукции Фарадея ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока, и противодействует этому изменению:
ε = −∆Ф /∆t
10 слайд
Гармонически изменяющийся магнитный поток вызывает синусоидальную ЭДС индукции:
ε = −∆Ф /∆t = BSωsinωt = εm sin ωt
где – εm = BSω - амплитудное значение ЭДС индукции.
Если к контуру подключить источник внешней гармонической ЭДС ε = εm sinωt , то в нем возникнут вынужденные колебания, происходящие с циклической частотой ώ, совпадающей с частотой источника. При этом вынужденные колебания совершают заряд q, разность потенциалов u , сила тока i и другие физические величины. Это незатухающие колебания, так как к контуру подводится энергия от источника, которая компенсирует потери.
11 слайд
Гармонически изменяющиеся в цепи ток, напряжение и другие величины называют переменными. В промышленных цепях переменного тока России принята частота 50 Гц.
Im, Qm, Um - амплитуды силы тока, заряда, напряжения
i, q, u - мгновенные значения силы тока, заряда, напряжения
12 слайд
Для подсчета количества теплоты
Q= IUt,
выделяющегося при прохождении переменного тока по проводнику с активным сопротивлением R, используют действующие значения тока и напряжения:
13 слайд
I тур
14 слайд
Задания I тура
15 слайд
I тур
16 слайд
Резистор, конденсатор и катушка
в цепи переменного тока
17 слайд
Пусть цепь состоит из соединительных проводов и нагрузки с малой индуктивностью и большим активным сопротивлением R. Сопротивление R называется активным, потому что при наличии нагрузки обладающей этим сопротивлением, цепь поглощает энергию, поступающую от генератора. Эта энергия превращается во внутреннюю энергию проводников – они нагреваются.
Активное сопротивление в цепи переменного тока
18 слайд
Ток в цепи I = I0 sin t ;
По закону Ома:
U = IR = Im R sin t - колебания напряжения совпадают по фазе с колебаниями тока
Um = Im R - амплитуда напряжения.
С, L
пренебрежимо малы
Векторная диаграмма напряжения на сопротивлении:
19 слайд
Как переменный ток может идти по цепи, если она фактически разомкнута (между пластинами конденсатора заряды перемещаться не могут)? Дело в том, что происходит периодическая зарядка и разрядка конденсатора по действием переменного напряжения. Ток идущий в цепи при перезарядке конденсатора, нагревает нить накала лампы
Конденсатор в цепи переменного тока
20 слайд
Заряд конденсатора:
Напряжение:
Ток в цепи:
Напряжение отстает по фазе от тока на π/2
R 0, L 0
Емкостное сопротивление
21 слайд
Катушка индуктивности оказывает сопротивление проходящему по ней переменному току. ЭДС самоиндукции, вызываемая самим переменным током, препятствует его возрастанию и, наоборот, поддерживает его при убывании. Сопротивление вызывается в конечном счете индуктивностью катушки и называется оно индуктивным сопротивлением.
Индуктивность в цепи переменного тока
22 слайд
Рассмотрим цепь с R 0
Ток в цепи: I = Im sin t
при наличии переменного тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции:
По закону Ома для участка цепи
с ЭДС: U = IR – εC = - εC
Напряжение опережает по фазе ток на π/2
-амплитуда напряжения
Кажущееся сопротивление индуктивности
23 слайд
Среди различных колебательных систем особое место занимают электромагнитные (электрические) системы, при которых электрические величины (токи, заряды) периодически изменяются и которые сопровождаются взаимными превращениями электрического и магнитного полей.
Для возбуждения и поддержания электромагнитных колебаний используется колебательный контур.
Колебательный контур
Колебательный контур – это электрическая цепь, состоящая из последовательно включенных резистора сопротивлением R . катушки индуктивностью L , и конденсатора емкостью C .
24 слайд
Идеальный колебательный контур
25 слайд
Идеальный колебательный контур
Идеальный колебательный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивности. Для возбуждения в контуре колебаний конденсатор предварительно заряжают, сообщая его обкладкам
заряды .
В момент времени между обкладками конденсатора возникает электрическое поле, энергия которого равна:
Вся энергия колебательного контура сосредоточена в конденсаторе. Если теперь замкнуть конденсатор на катушку индуктивности, то в контуре потечет возрастающий со временем ток I . Электрическая энергия конденсатора начнет превращаться в магнитную энергию катушки. Этот процесс закончится, когда конденсатор полностью разрядится, а ток в цепи достигнет максимума.Вся энергия колебательного контура будет сосредоточена в магнитном поле катушки и равна: .
26 слайд
В конденсаторе
В катушке
Стадии колебательного процесса
Е=Пmax
Е=Пmax
Е=Кmax
Е=Кmax
Аналогия между электромагнитными колебаниями в контуре и механическими колебаниями
Начало разрядки конденсатора
Начинает течь ток
Конденсатор разряжен
Ток максимален
Конденсатор перезаряжается
Ток равен нулю
Конденсатор вновь разряжен
Ток максимален и направлен противопол.
27 слайд
Таким образом, полная энергия колебательного контура в любой момент времени равна сумме энергий магнитного и электрического полей
Колебания, при которых происходит периодическое превращение энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля катушки, называются ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ колебаниями.
28 слайд
Уравнение свободных колебаний для заряда
q = q(t)конденсатора в контуре имеет вид:
А уравнение колебаний силы тока равно первой производной заряда по времени:
,где
Уравнение гармонических колебаний напряжения на конденсаторе:
В этих формулах: qm - амплитуда заряда, Im - амплитуда тока,Um – амплитуда напряжения.
29 слайд
Ток в контуре опережает заряд конденсатора по фазе на .
Формула периода и частоты колебаний в колебательном контуре:
30 слайд
Энергия электрического поля конденсатора
Энергия магнитного поля катушки
31 слайд
Колебания энергий происходят с частотой в 2 раза превышающей частоту колебаний заряда и силы тока, и со сдвигом фаз, равным π. Их сумма – полная энергия электромагнитных колебаний в контуре – остается неизменной во времени и может быть вычислена по их амплитудным значениям.
32 слайд
II тур
33 слайд
Задания
II тура
34 слайд
Ответы
II тура
35 слайд
III тур
36 слайд
Задание III тура
Заряд на обкладках конденсатора колебательного контура изменяется по закону q = 3·10–7cos800πt. Индуктивность контура 2Гн. Пренебрегая активным сопротивлением, заполните бланк ответа.
37 слайд
38 слайд
Список используемых ресурсов
http://www.yaklass.ru/materiali?mode=lsntheme&themeid=132
http://school-box.ru/fizika/prezentazii/989-prezentaziya-po-fizike-elektromagnitnie-kolebaniya.html
http://www.docme.ru/doc/23255/lekcii-18--19-kolebatel._nyj-kontur-4--11-maya
Решу ЕГЭ Дмитрия Гущина
Физика. 11кл. Разноур. самост. и контр. работы_Кирик Л.А_2009 -192с
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
Выбранный для просмотра документ Задания для команд.doc
1 команда
I тур
Ответ
|
1.
|
|
|
2.
|
|
2 команда
I тур
Ответ
|
1.
|
|
|
2.
|
|
3 команда
I тур
Ответ
|
1.
|
|
|
2.
|
|
4 команда
I тур
Ответ
|
1.
|
|
|
2.
|
|
1 команда
II тур
Ответ
|
1. |
|
|
2. |
|
2 команда
II тур
Ответ
|
1. |
|
|
2. |
|
3 команда
II тур
Ответ
|
1. |
|
|
2. |
|
4 команда
II тур
Ответ
|
1. |
|
|
2. |
|
III тур
Заряд на обкладках конденсатора колебательного контура изменяется по закону q = 3·10–7cos800πt. Индуктивность контура 2Гн. Пренебрегая активным сопротивлением, заполните бланк ответа.
|
Уравнение гармонических колебаний заряда конденсатора |
|
|
Амплитуда колебаний заряда |
|
|
Индуктивность катушки |
|
|
Циклическая частота колебаний |
|
|
Электроемкость конденсатора |
|
|
Уравнение гармонических колебаний тока в контуре |
|
|
Амплитуда тока |
|
|
Максимальное значение энергии электрического поля конденсатора
|
|
|
Максимальное значение магнитного поля катушки индуктивности |
|
ОТВЕТЫ
I тур
|
1 команда 1. А,В 2. Em =90В, Т=0,4с, ν = 2,5Гц w = 5π рад/с e = 90 sin 5πt В |
3 команда 1. Б,В 2. Im =12A, Т=0,04с, ν = 25Гц w = 50π рад/с i = 12 sin 50πt В |
1б 1б 1б 1б
2б |
|
2 команда 1. А,В 2. Um =90В, Т=0,02с, ν = 50Гц w = 100π рад/с U = 90 sin 100πt В |
4 команда 1. Б,В 2.Em =180В, Т=0,02с, ν = 50Гц w = 100π рад/с e = 180 sin 100πt В |
1б 1б 1б 1б
2б |
II тур
|
1 команда II тур 1. 2 2. 4 |
3 команда II тур 1. 4 2. 4 |
1б 1б |
|
2 команда II тур 1. 2 2. 4 |
4 команда II тур 1. 4 2. 2 |
1б 1б |
III тур
Заряд на обкладках конденсатора колебательного контура изменяется по закону q = 3·10–7cos800πt. Индуктивность контура 2Гн. Пренебрегая активным сопротивлением, заполните бланк ответа.
|
Уравнение гармонических колебаний заряда конденсатора |
q = 3·10–7cos800πt Кл |
1б |
|
Амплитуда колебаний заряда |
qm = 3·10–7Кл
|
1б |
|
Индуктивность катушки |
L=2Гн
|
1б |
|
Циклическая частота колебаний |
w = 800π рад/с
|
1б |
|
Электроемкость конденсатора |
C=1/ 𝝎2 L = 0,079·10–6 Ф = = 0,079 мкФ |
1б |
|
Уравнение гармонических колебаний тока в контуре |
i(t) = q'(t) = - qm𝝎sin(𝝎t + φ) = = -3·10–7 800π sin800πt
i(t) = 0,24·10–3π sin800πt, А или i(t) = 0,75·10–3 sin800πt, А
|
2б |
|
Амплитуда тока |
Im = 0,24·10–3π , А или Im = 0,7536·10–3 , А
|
1б |
|
Максимальное значение энергии электрического поля конденсатора
|
WCmax =( 3·10–7) 2/(2·0,079· 10–6) = = 57·10–8 Дж = 0,57 мкДж
|
2б |
|
Максимальное значение магнитного поля катушки индуктивности |
WLmax = 2(0,75·10–3) 2/2= =0,57·10–6Дж = = 0,57 мкДж
|
2б |
Сводная таблица
Общее количество баллов - 20
|
|
I тур
|
II тур |
III тур |
Итог |
|
1 команда |
|
|
|
|
|
2 команда |
|
|
|
|
|
3 команда |
|
|
|
|
|
4 команда
|
|
|
|
|
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
Урок - игра по теме Электромагнитные колебания проводится для учащихся 11 класса. Предварительно класс делится на 4 команды, каждая из которых получает домашнее задание: подготовить сообщение по теме: 1 команда - "Математический аппарат, используемый в теме "Электромагнитные колебания"; 2 комада - "Переменный электрический ток"; 3 команда - "Роль резистора, конденсатора и катушки в цепи переменного тока"; 4 команда - "Идеальный колебательный контур". Выступления докладчиков чередуются соревнованиями команд в решении задач. Максимальное количество баллов, которые могут набрать команды - 20. Жюри подводит итоги и определяет победителей.
6 664 983 материала в базе
Настоящий материал опубликован пользователем Яковлева Надежда Петровна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Ваша скидка на курсы
40%
Курс повышения квалификации
36 ч. — 180 ч.
Курс повышения квалификации
72 ч. — 180 ч.
Курс профессиональной переподготовки
300 ч. — 1200 ч.
Мини-курс
6 ч.
Мини-курс
6 ч.
Мини-курс
6 ч.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.