Презентация, доклад на тему Урок - игра по теме Электромагнитные колебания

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.

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

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.

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

Q= IUt,
выделяющегося при прохождении переменного тока по проводнику с активным сопротивлением R, используют действующие значения тока и напряжения:

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

Ома:
U = IR = Im R sin ωt - колебания напряжения совпадают по фазе с колебаниями тока
Um = Im R - амплитуда напряжения.

С, L
пренебрежимо малы

Векторная диаграмма напряжения на сопротивлении:

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

на π/2

R → 0, L → 0

Емкостное сопротивление

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

sin ωt
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

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 .

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: .

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.

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.

  .




Формула периода и частоты колебаний в колебательном контуре:

 

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.

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.  

работы_Кирик Л.А_2009 -192с