Вынужденные колебания. Получение переменного тока
Литература

Мякишев Г.Я. Буховцев Б.Б. Физика 11. Учебник. М.: Просвещение, 2004.

Цели урока

Ввести и отработать понятие резонанса в электрической цепи.

 

С рабочими листами учащиеся работают на своих рабочих местах до пункта № 10. После того как они выполнили 10 заданий, ученики садятся за компьютеры, проверяют свои результаты на компьютерной модели и остальные задания выполняют используя модель.

 

№ п/п Этапы урока Время, мин Приемы и методы
1 Организационный момент 2
2 Объяснение нового материала по теме «Резонанс в электрической цепи» 20 Лекция
3
Закрепление изученного материала с помощью компьютерной модели «Вынужденные колебания в RLC-контуре»
20 Работа с рабочим листом и моделью
4 Объяснение домашнего задания 3

 

Домашнее задание: § 35; № 982, 983 (А. П. Рымкевич М.: Дрофа, 2001).

 

Вынужденные колебания в RLC-контуре

Рабочий лист к уроку

ФИО, класс ___________________________________________________

Примерные ответы
Модель «Вынужденные колебания в RLC-контуре»
1.

Какая величина в электромагнитных колебаниях играет такую же роль, что и коэффициент трения в механических колебаниях?

Ответ: активное сопротивление R.

2.

Что происходит с энергией колебательного контура, если он не является идеальным?

Ответ: энергия реального колебательного контура уменьшается со временем.

3.

Что будет происходить с колебаниями в таком контуре?

Ответ: колебания затухают.

4.

Как можно сделать колебания в реальном колебательном контуре незатухающими?

Ответ: подключить внешний источник переменного (синусоидального) напряжения для компенсации энергетических потерь колебательного контура.

5.

От чего зависит амплитуда электрического тока в колебательном контуре при вынужденных колебаниях?

Ответ: от частоты внешнего генератора ω.

6.

Дайте определение резонанса в электрической цепи.

Ответ: резонансом в электрическом колебательном контуре называется явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний силы тока при совпадении частоты внешнего переменного напряжения с собственной частотой колебательного контура.

7.

В цепь включены конденсатор емкостью 50 мкФ и катушка индуктивностью 2 мГн. Вычислите циклическую частоту колебаний переменного тока, при которой в цепи наступит резонанс.

Дано:

C = 50 мкФ = 50∙10–6 Ф,

L = 2 мГн = 2∙10–3 Гн.

____________________

ωр – ?

Решение.

Ответ: резонансная циклическая частота равна 3162 рад/с.

8.

В цепь переменного тока с циклической частотой 2582 рад/с включена катушка индуктивностью 3 мГн. Конденсатор какой емкости надо включить в эту цепь, чтобы осуществился резонанс?

Дано:

ω = 2582 рад/с,

L = 3 мГн = 3∙10–3 Гн.

____________________

C – ?

Решение.

Ответ: требуемая емкость конденсатора равна 50 мкФ.

9.

В электрическую цепь с циклической частотой переменного тока 2000 рад/с включен конденсатор емкостью 100 мкФ. Катушку какой индуктивности нужно включить в эту цепь, чтобы осуществился резонанс?

Дано:

ω = 2000 рад/с,

C = 100 мкФ = 10–4 Ф.

____________________

L – ?

Решение.

Ответ: требуемая индуктивность катушки равна 2,5 мГн.

10.

Проверьте результаты вычислений с помощью компьютерной модели.

Ответ: результаты вычислений подтверждены компьютерным экспериментом.

11.

Выставьте в модели максимальную индуктивность катушки и минимальную емкость конденсатора. Изменяя величину активного сопротивления от минимального значения до максимального, пронаблюдайте за изменением характера резонансной кривой. Какой из графиков резонансной кривой соответствует большему активному сопротивлению в цепи?

Букву правильного ответа обвести в кружок.

Ответ:

12.

Можно ли наблюдать резонанс в колебательном контуре, приведенном в модели, при активном сопротивлении равном 10 Ом?

Ответ: нельзя, так как на графике уже не выделить резонансное значение силы тока.

13.

Сделайте вывод, при каком условии резонанс в электрической цепи будет ярко выражен?

Ответ: резонанс в электрической цепи ярко выражен при минимальном активном сопротивлении цепи.

14.

Где применяют резонанс в электрических цепях?

Ответ: резонанс в электрических цепях применяют при осуществлении радиосвязи для настройки на определенную радиостанцию.

15.

Почему существует необходимость учета возможности резонанса в электрической цепи?

Ответ: если не учитывать возможность резонанса в проектируемых электрических цепях, то при возникновении условий резонанса цепь просто перегорит под действием чрезмерно возросшего тока.