Задачи по теме «электромагнитные колебания» 9 класс

Электромагнитные колебания

Периодические или почти периодические изменения заряда, тока и напряжения в цепи называются электромагнитными колебаниями. Также можно дать еще одно определение.

Электромагнитными колебаниями называются периодические изменения напряженности электрического поля (E) и магнитной индукции (B).

Для возбуждения электромагнитных колебаний необходимо иметь колебательную систему. Простейшая колебательная система, в которой могут поддерживаться свободные электромагнитные колебания, называется колебательным контуром.

На рисунке 1 представлен простейший колебательный контур – это электрическая цепь, которая состоит из конденсатора и проводящей катушки, подсоединенной к обкладкам конденсатора.

Рис. 1. Колебательный контур

В таком колебательном контуре могут протекать свободные электромагнитные колебания.

Свободными называются колебания, которые осуществляются за счет запасов энергии, накопленной самой колебательной системой, без привлечения энергии извне.

Рассмотрим колебательный контур, изображенный на рисунке 2. Он состоит из: катушки с индуктивностью L, конденсатора с емкостью C, лампочки (для контроля наличия тока в цепи), ключа и источника тока.При помощи ключа конденсатор может быть подключен либо к источнику тока, либо к катушке. В начальный момент времени (конденсатор не подключен к источнику тока) напряжение между его обкладками равно 0.

Рис. 2. Колебательный контур

Заряжаем конденсатор путем замыкания его на источник постоянного тока.

При переключении конденсатора на катушку лампочка на короткое время загорается, то есть конденсатор быстро разряжается.

Рис. 3. График зависимости напряжения между обкладками конденсатора от времени при разрядке

На рисунке 3 изображен график зависимости напряжения между обкладками конденсатора от времени. На этом графике показан интервал времени с момента переключения конденсатора на катушку до момента, когда напряжение на конденсаторе равно нулю. Видно, что напряжение изменялось периодически, то есть в цепи протекали колебания.

Следовательно, в колебательном контуре протекают свободные затухающие электромагнитные колебания.

Урок Решение задач по теме: «Электромагнитные колебания. Колебательный контур» 11класс

Учитель Смирнова С.Г.

г. Саранск, МОУ «Луховский лицей»

Тип урока: Урок-практикум. На уроке разбираются задачи разного вида: расчетная, графическая, задача на соответствие, что дает возможность обобщить и систематизировать знания обучающихся по теме «Электромагнитные колебания. Колебательный контур»

Цель урока:Привить умение применять закон сохранения энергии, формулы для периода колебаний, электроемкости конденсатора при решении расчетных и графических задач

Задачи урока:

Образовательные:повторить формулы для периода колебаний, электроемкости конденсатора, энергии заряженного конденсатора, энергии магнитного поля катушки с током

Развивающие:развивать внимание и речь, совершенствовать навыки самостоятельной работы. Привить умение применять закон сохранения энергии в колебательном контуре и формулы, описывающие процессы в колебательном контуре, при решении задач. Воспитательныеформировать целостное представление обучающихся о мире (природе, обществе и самом себе), о роли и месте физики в системе наук

Воспитательныеформировать целостное представление обучающихся о мире (природе, обществе и самом себе), о роли и месте физики в системе наук.

Оборудование: компьютер учителя, мультимедийный проектор, Физика 7-11 Библиотека электронных наглядных пособий. “Кирилл и Мефодий”.

2. Организация внимания учащихся

Тема нашего урока: Решение задач «Электромагнитные колебания. Колебательный контур»

Сегодня мы вспомним формулу Томсона, формулы для энергии заряженного конденсатора, энергии магнитного поля катушки с током и научимся применять эти формулы при решении задач

3 вариант

А1. В уравнении гармонического колебания u = Umsin(ωt + φ) величина φ называется

1) фазой
2) начальной фазой
3) амплитудой напряжения
4) циклической частотой

А2. На рисунке представлена зависимость силы тока в ме­таллическом проводнике от времени.

Амплитуда колебаний тока равна

1) 20 А
2) 10 А
3) 0,25 А
4) 4 А

А3. В наборе радиодеталей для изготовления простого коле­бательного контура имеются две катушки с индуктивно­стями L1 = 1 мкГн и L2 = 2 мкГн, а также два конденса­тора, ёмкости которых С1 = 3 пФ и С2 = 4 пФ. При каком выборе двух элементов из этого набора частота собственных колебаний контура будет наибольшей?

1) L2 и С1
2) L1 и С2
3) L1 и С1
4) L2 и С2

А4. По участку цепи сопротивлением R течёт переменный ток, меняющийся по гармоническому закону. Как изме­нится мощность переменного тока на этом участке цепи, если действующее значение напряжения на нём умень­шить в 2 раза, а его сопротивление в 4 раза увеличить?

1) Уменьшится в 16 раз
2) Уменьшится в 4 раза
3) Увеличится в 4 раза
4) Увеличится в 2 раза

А5. Напряжение на концах первичной обмотки трансформа­тора 127 В, сила тока в ней 1 А. Напряжение на концах вторичной обмотки 12,7 В, сила тока в ней 8 А. Чему равен КПД трансформатора?

1) 100 %
2) 90 %
3) 80 %
4) 70 %

B1. В таблице показано, как изменялся заряд конденсатора в колебательном контуре с течением времени.

t, 10-6 с 2 4 6 8 10 12 14 16 18
q, 10-6 Кл 2,13 3 2,13 -2,13 -3 -2,13 2,13

Вычислите индуктивность катушки, если ёмкость кон­денсатора в контуре равна 100 пФ. Ответ выразите в миллигенри и округлите до целых.

В2. Найдите максимальную длину волны, которую может принять приёмник, если ёмкость конденсатора в его ко­лебательном контуре можно плавно изменять от 200 пФ до 1800 пФ, а индуктивность катушки постоянна и равна 60 мкГн. Скорость распространения электромагнитных волн с = 3 · 108 м/с.

C1. В идеальном колебательном контуре амплитуда колеба­ний силы тока в катушке индуктивности равна 10 мА, а амплитуда колебаний заряда конденсатора равна 5 нКл. В момент времени t заряд конденсатора равен 3 нКл. Найдите силу тока в катушке в этот момент.

Фаза переменного тока.

Угол поворота радиуса-вектора в любое данное мгновение относительно его начального положения называется фазой переменного тока. Фаза характеризует величину ЭДС (или тока) в данное мгновение или, как говорят, мгновенное значение ЭДС, ее направление в цепи и направление ее изменения; фаза пока­зывает, убывает ли ЭДС или возрастает.

Рисунок 3. Фаза переменного тока.

Полный оборот радиуса-вектора равен 360°. С началом но­вого оборота радиуса-вектора изменение ЭДС происходит в том же порядке, что и в течение первого оборота. Следова­тельно, все фазы ЭДС будут повторяться в прежнем поряд­ке. Например, фаза ЭДС при повороте радиуса-вектора на угол в 370° будет такой же, как и при повороте на 10°. В обо­их этих случаях радиус-вектор занимает одинаковое положе­ние, и, следовательно, мгновенные значения ЭДС будут в обоих этих случаях одинаковыми по фазе.

Ссылка на основную публикацию