Дистанционные курсы для педагогов

Этап урока

Деятельность учителя

Деятельность ученика

1.Организационный этап

Приветствие, проверка подготовки учеников к уроку

Приветствие учителя, подготовка к уроку

2.Актуализация знаний

1.    Проверка домашнего задания

1.      Ученики отвечают домашнее задание

3.Постановка учебной задачи урока. Мотивация учебной деятельности учащихся

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: “Колебательный контур.

Электромагнитные колебания.»

1.      Ученики отвечают по желанию, затрудняются в ответах.

2.      Формулируют цель и тему урока

3.      Записывают в тетради тему урока

4. Осмысление новых знаний

Электромагнитные колебания — это повторяющийся процесс взаимного превращения электрических и магнитных полей. Электромагнитные колебания возникают в колебательном контуре.

Колебательный контур — это цепь, состоящая из конденсатора и катушки индуктивности.Если сопротивлением проводов контура можно пренебречь, то такой контур называется идеальным. При зарядке конденсатора в идеальном колебательном контуре возникают свободные, незатухающие электромагнитные колебания заряда и напряжения на обкладках конденсатора, а также силы тока и ЭДС в катушке индуктивности. Электромагнитные колебания в идеальном колебательном контуре являются высокочастотными и гармоническими.

Электромагнитные колебания бывают двух видов — свободные и вынужденные.

Свободными колебаниями называют колебания, возникающие в колебательной системе за счет первоначально сообщенной этой системе энергии.

Вынужденные колебания — это периодические изменения заряда, силы тока и напряжения в цепи под действием переменной электродвижущей силы от внешнего источника.

На рисунке ниже изображены графики колебаний заряда, напряжения и силы тока в идеальном колебательном контуре. Внизу статьи приведены уравнения электромагнитных колебаний и волн.

Период, циклическая частота и частота свободных электромагнитных колебаний в колебательном контуре (формула Томсона):

Т = 2π√LC;   ω = 1/√LC;   v = 1/(2π√LC)

Здесь Т — период колебаний (с), L — индуктивность катушки (Гн), C — емкость конденсатора (Ф), ω — циклическая частота колебаний (рад/с), v — частота колебаний (Гц).

Свободные электромагнитные колебания в идеальном колебательном контуре подчиняются закону сохранения энергии: полная энергия электромагнитных колебаний Е_ЭЛ–М равна максимальной энергии электрического поля конденсатора Е_элmax, или равна максимальной энергии магнитного поля катушки индуктивости Е_мmax, или равна сумме мгновенных электрической Е_эл и магнитной Е_м энергий поля конденсатора и катушки в любой промежуточный момент:

Е_ЭЛ–М = Е_элmax = Е_{м max} = Е_эл + Е_м.

Это закон можно записать, развернув значения энергии электрического и магнитного полей через их параметры:

В этом уравнении максимальную энергию электрического поля в зависимости от известных величин можно выразить как Е_элmax = q²_max/2C или Е_элmax = q_maxU_max/2, а его мгновенную энергию — соответственно как Е_эл = q²/2C или Е_эл = qu/2. Здесь q, u и i — мгновенные значения заряда, напряжения и силы тока.

Всякий реальный колебательный контур имеет сопротивление проводов R. Если ему один раз сообщить энергию, например, зарядив конденсатор С, то колебания в нем будут затухающими из-за потерь энергии на джоулево тепло. График затухающих колебаний силы тока изображен на рисунке.

Электромагнитные колебания являются затухающими, потому что происходят потери энергии. Часть энергии расходуется на преодоление сопротивления контура и превращается во внутреннюю энергию. Поэтому суммарная энергия электрического и магнитного полей с течением времени уменьшается и колебания затухают. Чтобы колебания были незатухающими, колебательный контур надо пополнять энергией, например, включив в него источник переменного напряжения.

Если частота пополнения контура энергией будет равна собственной частоте колебаний контура, то в контуре возникнет электрический резонанс — явление резкого возрастания максимальной силы тока в контуре (амплитуды силы тока), когда частота пополнения контура энергией становится равной собственной частоте колебаний в контуре.

Ученики делают конспект урока под диктовку.

5. Первичное закрепление знаний

1. Какую роль играют индуктивность и емкость в колебательном контуре?

2. Почему в колебательном контуре колебания не прекращаются в тот момент, когда конденсатор полностью разрядится?

Отвечают на вопросы

6. Практическое усвоение новых знаний

частоту настроен контур?

1.      Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С=888 пФ и катушка индуктивностью L=2мГн. На какуючастоту настроен контур?

2.      Вычислить частоту собственных колебаний в контуре, если его индуктивность равна 12мГн, емкость – 0,88мкФ, асопротивление контура равно нулю.

Ученики решают задачи

7. Информация о домашнем задании. Инструктаж по его выполнению

Записывают домашнее задание

8. Рефлексия (подведение итогов занятия)

Выставление оценок за урок в журнал.

1. Какие задачи мы ставили?
2. Удалось решить поставленные задачи?
3. Над чем еще надо поработать?

Отвечают на вопросы, подводят итоги урока.