Конспект урока по физике по теме "Механические и электромагнитные колебания"

Цели: - Образовательная: дать определение электромагнитным колебаниям. Объяснить понятие колебательный контур и суть электромагнитных колебаний с использованием динамической модели “колебательный контур”.

- Развивающая: развивать память, мышление, внимание и интерес к физике.

- Воспитательная: воспитывать толерантность, самостоятельность, бережное отношение к физическим приборам и к своему здоровью.

Ход урока:

1. Орг. момент.

2. Техника безопасности в кабинете физики

3. Повторение темы «Механические колебания».

4. Объяснение новой темы.

Что мы называем электромагнитными колебаниями?

Электромагнитными колебаниями называются периодические изменения заряда, силы тока и напряжения, сопровождающиеся взаимными превращениями энергии электрического и магнитного полей.

Для наблюдения электромагнитных колебаний используется электронный осциллограф.

Колебания могут происходить в системе, которая называется колебательным контуром, состоящим из конденсатора емкостью С и катушки индуктивностью L. Колебательный контур называется идеальным, если в нем нет потерь энергии на нагревание соединительных проводов и проводов катушки, т. е. пренебрегают сопротивлением R.

Cделаем в тетрадях чертеж схематичного изображения колебательного контура.

Чтобы возникли электрические колебания в этом контуре, ему необходимо сообщить некоторый запас энергии, т. е. зарядить конденсатор.

Когда конденсатор зарядится, то электрическое поле будет сосредоточено между его пластинами.

Так как после зарядки конденсатор будет иметь максимальный заряд (на пластинах конденсатора, расположены противоположные по знаку заряды), то при q=qmax энергия электрического поля конденсатора будет максимальна и равна

В начальный момент времени вся энергия сосредоточена между пластинами конденсатора, сила тока в цепи равна нулю. При замыкании конденсатора на катушку он начинает разряжаться и в цепи возникнет ток, который, в свою очередь, создаст в катушке магнитное поле. Силовые линии этого магнитного поля направлены по правилу буравчика.

При разрядке конденсатора ток не сразу достигает своего максимального значения, а постепенно. Это происходит потому, что переменное магнитное поле порождает в катушке второе электрическое поле. Вследствие явления самоиндукции там возникает индукционный ток, который, согласно правилу Ленца, направлен в сторону, противоположную увеличению разрядного тока.

Когда разрядный ток достигает своего максимального значения, энергия магнитного поля максимальна и равна.

Полную информацию смотрите в файле. 

Физика 11 класс

Тема: Механические и электромагнитные колебания

Дата:

Тип урока: Изучение нового материала

Цели: - Образовательная: дать определение электромагнитным колебаниям. Объяснить понятие колебательный контур и суть электромагнитных колебаний с использованием динамической модели “колебательный контур”.

- Развивающая: развивать память, мышление, внимание и интерес к физике.

- Воспитательная: воспитывать толерантность, самостоятельность, бережное отношение к физическим приборам и к своему здоровью.

Оборудование: учебник, тетради, физические приборы (демонстрационный конденсатор, катушка индуктивности и схема, картинки).

Ход урока:

1. Орг. момент.

2. Техника безопасности в кабинете физики

3. Повторение темы «Механические колебания».

4. Объяснение новой темы.

Что мы называем электромагнитными колебаниями?

Электромагнитными колебаниями называются периодические изменения заряда, силы тока и напряжения, сопровождающиеся взаимными превращениями энергии электрического и магнитного полей.

Для наблюдения электромагнитных колебаний используется электронный осциллограф.

Колебания могут происходить в системе, которая называется колебательным контуром, состоящим из конденсатора емкостью С и катушки индуктивностью L. Колебательный контур называется идеальным, если в нем нет потерь энергии на нагревание соединительных проводов и проводов катушки, т. е. пренебрегают сопротивлением R.

Cделаем в тетрадях чертеж схематичного изображения колебательного контура.

Чтобы возникли электрические колебания в этом контуре, ему необходимо сообщить некоторый запас энергии, т.е. зарядить конденсатор. Когда конденсатор зарядится, то электрическое поле будет сосредоточено между его пластинами.

Итак, конденсатор заряжен, его энергия равна

, но ,

поэтому , следовательно,

.

Так как после зарядки конденсатор будет иметь максимальный заряд (на пластинах конденсатора, расположены противоположные по знаку заряды), то при q=q_max энергия электрического поля конденсатора будет максимальна и равна

.

В начальный момент времени вся энергия сосредоточена между пластинами конденсатора, сила тока в цепи равна нулю. При замыкании конденсатора на катушку он начинает разряжаться и в цепи возникнет ток, который, в свою очередь, создаст в катушке магнитное поле. Силовые линии этого магнитного поля направлены по правилу буравчика.

При разрядке конденсатора ток не сразу достигает своего максимального значения, а постепенно. Это происходит потому, что переменное магнитное поле порождает в катушке второе электрическое поле. Вследствие явления самоиндукции там возникает индукционный ток, который, согласно правилу Ленца, направлен в сторону, противоположную увеличению разрядного тока.

Когда разрядный ток достигает своего максимального значения, энергия магнитного поля максимальна и равна

,

а энергия конденсатора в этот момент равна нулю. Таким образом, через t=T/4 энергия электрического поля полностью перешла в энергию магнитного поля.

С началом перезарядки конденсатора разрядный ток будет уменьшаться до нуля не сразу, а постепенно. Это происходит опять же из-за возникновения противо э.д.с. и индукционного тока противоположной направленности. Этот ток противодействует уменьшению разрядного тока, как ранее противодействовал его увеличению. Сейчас он будет поддерживать основной ток. Энергия магнитного поля будет уменьшаться, энергия электрического – увеличиваться, конденсатор будет перезаряжаться.

Таким образом, полная энергия колебательного 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. Так как эти колебания происходят за счет первоначального запаса энергии и без внешних воздействий, то они являются СВОБОДНЫМИ.

5. Закрепление новой темы - решение качественных и количественных задач.

1. Найти отношение энергии магнитного поля к энергии электрического поля для момента времени t=T/2,

считая, что процессы происходят в идеальном колебательном контуре.

t=T/4, t=T/2, t=5T/4

2. Где будет сосредоточена энергия колебательного контура в момент времени t=T/4, t=T/2, t=5T/4 ?

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

6. Выставление оценок в журнал.

7. Домашнее задание.§1.1 Упр.1.1.1, 1.1.2