Тема. Электромагнитные колебания. Конденсатор.
Колебательный контур.
Цели урока: вести понятия: “электромагнитные колебания”, “колебательный контур”; показать универсальность основных закономерностей колебательных процессов для колебаний любой физической природы; показать, что колебания в идеальном контуре являются гармоническими; раскрыть физический смысл характеристик колебаний;
развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе приобретения знаний и умений по физике; формирование умений оценивать достоверность естественнонаучной информации;
воспитание убежденности в возможности познания законов природы; использования достижений физики на благо развития человеческой цивилизации;
Тип урока: урок усвоения новых знаний
Ход урока
Организационный момент
Актуализация опорных знаний. Постановка цели урока
Давайте вспомним, что мы знаем о механических колебаниях.
· Назовите системы, в которых возникают механические колебания (Математический маятник, пружинный маятник)
· Когда возникают механические колебания? (Когда тело выводят из положения равновесия и отпускают)
· Какими бывают механические колебания? (Свободными или вынужденными, затухающими или незатухающими)
· Какими свойствами должна обладать система для того, чтобы в ней могли возникнуть свободные колебания? (В колебательной системе должна возникать возвращающая сила и происходить превращение энергии из одного вида в другой, трение в системе должно быть достаточно мало)
· Какие колебания называют вынужденными? (Колебания, происходящие при постоянном действии на тело вынуждающей силы)
· Назовите причину затухания механических колебаний (Сила трения о воздух)
В электрических цепях, так же как и в механических системах, таких как груз на пружине или математический маятник, могут возникать свободные колебания. Сегодня мы приступаем к изучению таких систем. Тема сегодняшнего урока: «Электромагнитные колебания. Конденсатор. Колебательный контур».
- Изложение нового материала
Электромагнитные колебания – периодические изменения электромагнитных величин (электрического заряда, силы тока и напряжения)
Простейшая система, в которой могут возникать свободные электромагнитные колебания, – колебательный контур. Он состоит из конденсатора и катушки, которая присоединена к его обкладкам.
Конденсатор - система из двух или более электродов (обкладок), разделенных диэлектриком, толщина которого меньше по сравнению с размером обкладок. Такая система способна сохранять электрический заряд. Катушка индуктивности – устройство, основным компонентом которого является проводник, скрученный в кольца или обвивающий сердечник. При прохождении тока, вокруг скрученного проводника (катушки), образуется магнитное поле (она может концентрировать переменное магнитное поле), что и используется в радио- и электротехнике.
Колебательный контур – система, состоящая из конденсатора и катушки, присоединённой к его обкладкам.
В такой колебательной системе возникают свободные электромагнитные колебания – колебания силы тока, заряда и напряжения.
Чтобы в контуре начались колебания, ему нужно сообщить энергию, т.е. зарядить конденсатор.
А от чего же зависит период колебаний в колебательном контуре?
Период колебаний в контуре зависит от ёмкости конденсатора и индуктивности катушки:
Т ~L, Т ~ С
Период колебаний – время одного полного колебания
|
= с
Частота электромагнитных колебаний – число колебаний за единицу времени (1 с)
|
= 
Колебания в реальном колебательном контуре затухают из-за потерь энергии на нагревание провода. Посмотрите график зависимости заряда на обкладке конденсатора от времени.
Когда по проводнику течёт ток, он нагревает проводник, на что затрачивается часть энергии, и колебания постепенно затухают (уменьшается амплитуда колебаний).
Мы рассматривали сегодня колебания в колебательном контуре, которые не затухали. Эти колебания могут происходить только в том случае, когда колебательный контур идеальный (как математическая модель), либо в случае, когда колебательный контур находится в сверхпроводящем состоянии, т.е. сопротивление контура R = 0.
- Подведение итогов урока
1) Электромагнитные колебания – периодические изменения электромагнитных величин (электрического заряда, силы тока и напряжения).
2) Колебательный контур – система, состоящая из конденсатора и катушки, присоединённой к его обкладкам.
3) Если R = 0, то в колебательном контуре возникают незатухающие колебания заряда, силы тока и напряжения, причём у тока меняется не только значение, но и направление.
4) В колебательном контуре происходит превращение энергии (электрической в магнитную и обратно). При отсутствии сопротивления полная энергия электромагнитного поля остаётся постоянной и равна сумме энергий электрического и магнитного полей.
5) Период колебаний зависит от индуктивности катушки и ёмкости конденсатора.
6) Частота колебаний – величина, обратная периоду
- Домашнее задание: выучить конспект.