Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации
версия для слабовидящих
Главная / Другое / Конспект урока по физке "Уравнение, описывающее процессы в колебательном контуре"

Конспект урока по физке "Уравнение, описывающее процессы в колебательном контуре"

Тема урока: Уравнение, описывающее процессы в колебательном контуре. Период свободных электрических колебаний

Цели урока:

Дидактическая – создать условия для усвоения нового материала, используя поисковый метод обучения и принцип цикличности познания;

Образовательная : вывод основного уравнения электромагнитных колебаний, законов изменения заряда и силы тока, получения формулы Томсона и выражения для собственной частоты колебания контура

Развивающая – развивать когнитивные процессы учащихся, основываясь на применении научного метода познания: аналогичности и моделировании;

Воспитательная – продолжить формирование представлений о взаимосвязи явлений природы и единой физической картине мира, учить находить и воспринимать прекрасное в природе, искусстве и учебной деятельности.

Оборудование:

  • метроном, пружинный и математический маятники;

  • ТV и видеоплеер;

  • компьютер.

Ход урока.

1.Оргмомент

2. Проверка домашнего задания.

  • понятие электромагнитных колебаний;

  • понятие энергии колебательного контура;

  • соответствие электрических величин механическим величинам при колебательных процессах.

3. Объяснение нового материала.

Итак, мы выяснили, что полная энергия колебательного контура, в любой момент времени, равна сумме энергий магнитного и электрического полей: hello_html_m7743d52e.gif. Считаем, энергия не меняется со временем, то есть контур – идеальный. Значит, производная полной энергии по времени равна нулю, следовательно, равна нулю сумма производных по времени от энергий магнитного и электрического полей:

hello_html_m4b1f6b5a.gif, то есть hello_html_m3b58be9c.gif.

Знак минус в этом выражении означает, что когда энергия магнитного поля возрастает, энергия электрического поля убывает и наоборот. А физический смысл этого выражения таков, что скорость изменения энергии магнитного поля равна по модулю и противоположна по направлению скорости изменения электрического поля.

Итак, чтобы найти явную зависимость заряда, силы тока и напряжения от времени, необходимо решить уравнение

hello_html_m3f5b0aee.gif,

учитывая гармонический характер изменения этих величин.

Если в качестве решения взять выражение типа q = qm cos t , то, при подстановке этого решения в исходное уравнение, получим q’’=-qmcos t=-q.

Поэтому, в качестве решения необходимо взять выражение вида

q=qmcos(ωot+φ),

где qm – амплитуда колебаний заряда (модуль наибольшего значения колеблющейся величины),

ωo = hello_html_7bf23fa2.gif- циклическая или круговая частота. Ее физический смысл –

число колебаний за один период, т. е. за 2π с.

(ωot+φ)- фаза колебаний

φ- сдвиг фазы

φ= ωot=2π t/T угловая мера времени

Период электромагнитных колебаний – промежуток времени, в течение которого ток в колебательном контуре и напряжение на пластинах конденсатора совершает одно полное колебание. Для гармонических колебаний Т=2π с (наименьший период косинуса).

Частота колебаний – число колебаний в единицу времени – определяется так:

ν = hello_html_m6aed825c.gif .

Частоту свободных колебаний называют собственной частотой колебательной системы.

Так как ωo= 2π ν=2π/Т, то Т= hello_html_42aff21b.gif.

Т= hello_html_389a2999.gif =hello_html_1039e153.gif - формула Томсона для периода электромагнитных колебаний.

Тогда выражение для собственной частоты колебаний примет вид

hello_html_5c396c10.gif.



  1. Домашнее задание п. 30

4. Закрепление новой темы – решение задач.

Задача 1.

Сила тока в цепи переменного тока меняется со временем по закону i =20 Cos 100πt. Определить характеристики колебательной системы и определить индуктивность катушки, если электроемкость конденсатора 2мк Ф.

Решение.

1.Выясним сначала, какой это вид колебаний.

Гармонические колебания.

2.Запишем уравнение в общем виде: i = hello_html_63a244e8.pngCos ω t

3.Проводим сравнение общего уравнения с данным.

Увидели, что hello_html_63a244e8.png= 20А, а  ω = 100π.

4. Для построения графика нужны следующие величины: hello_html_63a244e8.png и T.
hello_html_63a244e8.png мы уже нашли, а теперь найдём T, используя формулу T = hello_html_440ec3ba.png; T = hello_html_m66990e54.png.

5. ωo = hello_html_7bf23fa2.gif-= С =1/L ωo2

Задача 2.

Пусть дан график колебаний в колебательном контуре радиопередатчика  системы. Определить её характеристики и определить емкость в конденсаторе, если L = 0,2Гн.

Решение.

1.По данному графику мы можем определить: Uhello_html_m25992110.png = 50В,  T = 0,4 c.
2.Для записи уравнения, необходимо рассчитать циклическую частоту по формуле: 

T = hello_html_440ec3ba.png-> = hello_html_m3f0740b3.png->ω = hello_html_6481b43f.png

3hello_html_m43346437.png.График, каких колебаний нам дан? Это синусоида или косинусоида?.






Итог урока

  • Другое
Автор Савченко Валентина Александровна
Дата добавления 20.12.2017
Раздел Другое
Подраздел Другое
Просмотров 279
Номер материала MA-072783
Скачать свидетельство о публикации

Оставьте свой комментарий:

Введите символы, которые изображены на картинке:

Получить новый код
* Обязательные для заполнения.


Комментарии:

Популярные курсы