Цель: рассмотреть незатухающие электрические колебания. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.
Ход урока
I . Организационный момент
II . Анализ экспериментов
Объясните:
Эксперимент № 1
Две одинаковые по напряжению и мощности лампы ( U = 220 В, Р – 60 Вт) включают последовательно с разными конденсаторами в отдельные цепи переменного тока. Лампы горят с разным накалом. {Конденсатор большой емкости включен с лампой, которая горит ярче.)
Эксперимент № 2
Неоновую лампу на 127 В или 220 В включите в сеть переменного тока соответствующего напряжения, Посмотрите на горящую неподвижную лампу в темноте. Видим непрерывное свечение. Приведем ее во вращение движения с радиусом 25-50 см. При движении лампы наблюдается не сплошной светящийся круг, а прерывистый. Почему? (Неоновая лампа светится прерывисто, совершая 100 вспышек за 1 с. Это обусловлено колебаниями напряжения в сети. Зрительное впечатление сохраняется в течение 0,1 с. Промежутки времени, соответствующие затуханиям лампы, измеряются сотыми долями секунды. Впечатление от вспышек неоновой лампы не успевает исчезать, мы видим непрерывное горение (лампа в покое). При движении по окружности моменты, соответствующие вспышкам и затуханиям лампы, разделены в пространстве.)
III . Изучение нового материала
Электрическая цепь, состоящая из катушки и конденсатора, называется колебательным контуром.
За 1С Конденсатор начнет разряжаться, в цепи появится электрический ток. Вследствие самоиндукции сила тока увеличивается постоянно. При этом уменьшается энергия электрического поля и возрастает энергия магнитного поля:
В момент, когда конденсатор полностью разрядился ( q = 0), энергия электрического поля равна нулю. Энергия магнитного поля максимальна. Сила тока достигает максимального значения 1М.
Несмотря на то, что к этому моменту разность потенциалов на концах катушки станет равной нулю, ток не прекращается сразу. Этому препятствует самоиндукция. Как только сила тока и созданное током магнитное поле начнет уменьшаться, возникает вихревое электрическое поле, которое направлено по току и поддерживает его, конденсатор начнет перезаряжаться.
Он перезаряжается до тех пор, пока сила тока, постепенно уменьшаясь, не станет равна нулю. WM = 0, а УЭ станет максимальным.
Далее процесс протекает в обратном направлении и конденсатор опять перезаряжается. Если бы не было потерь энергии, процесс продолжился бы сколь угодно долго. Но катушка имеет сопротивление и это ведет к выделению теплоты.
Период свободных колебаний записывается:
IV . Закрепление изученного
– Что называется колебаниями контура?
– Нарисуйте схему колебательного контура и объясните все стадии процесса превращения энергии при свободных электрических колебаниях в течение периода колебаний.
– По какой формуле определяется собственная циклическая частота свободных электрических колебаний.
– Запишите формулу Томсона.
V . Решение задач
1. Емкость переменного конденсатора контура приемника изменяется от С, до С2 = 9 Ch Определите диапазон волн контура приемника, если емкость С/ конденсатора соответствует длине волны, равной 3 м. (Ответ: от X , = 3 м до Х2 =9 м.)
2. Диапазон каких радиоволн может принимать радиоприемник, если емкость конденсатора его колебательного контура изменяется от 30 нф до 300 нФ, а индуктивность катушки – от 40 мкГн до 100 мкГн. (Ответ: 0,92 МГц < v < 4,6 МГц.)
3. Электроемкость конденсатора переменной емкости в контуре радиоприемника может изменяться от 50 нФ до 250 нФ. Индуктивность катушки остается неизменной и равно 0,6 мГн. На каких волнах работает радиоприемник? (Ответ: 326 м < X < 980 м.)
4. Определите электроемкость конденсатора, включенного в колебательный контур, индуктивность которого 1,5 мГн, если он излучает электромагнитные волны длинной 500 м. (Ответ: С = 1400 нФ.)
VI . Подведение итогов урока
Домашнее задание
§ 29 Упражнение 1.2.4-1.2.5
