Резонанс в электрической цепи переменного тока»

«Резонанс в электрической цепи переменного тока»

Преподаватель физики

КАШУК ЕЛЕНА БОРИСОВНА Тема урока: РЕЗОНАНС В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Цель урока: Раскрыть физическую сущность процессов, происходящих при резонансе напряжений и научить учащихся применять основные закономерности электрического резонанса при решении физических задач; расширить политехнический кругозор учащихся сведениями о прикладном значении электрического резонанса.

Оборудование: компьютерные программы: "Физика в картинках"или «Открытая физика 1.0-2.5», TeachPro Решебник по физике и «Начала электроники», высокочастотный генератор, колебательный контур с неоновой лампой, соединительные провода.

Ход урока

Проверка знаний. № 933( TeachPro Решебник по физике)

Соленоид, с железным сердечником имеющий индуктивность равную 2 Гн сопротивлением обмотки 10 Ом включен сначала в сеть постоянного тока с напряжением 20 В, а затем в сеть переменного тока с эффективным напряжением 20 В и частотой тока 0,4 кГц. Найти ток, текущий через соленоид в первом случае и амплитуду тока во втором случае.

Актуализация знаний: «Механический резонанс. Применение резонанса и борьба с ним».

Демонстрация видеофрагмента разрушения моста

Открытая физика, модель «Вынужденные колебания»

Изучение нового материала:
Понятие «резонанс». Условия, при которых возникает электрический резонанс:

1) частота внешнего напряжения (ЭДС генератора) совпадает с собственной частотой колебательного контура: демонстрация Открытая физика 1.0, модель «Вынужденные колебания в RLC контуре»

2)  амплитуда тока зависит от величины активного сопротивления: демонстрация Открытая физика 1.0, модель «Вынужденные колебания в RLC контуре»

3) разность фаз между током и напряжением равна нулю (объяснение с помощью векторной диаграммы) демонстрация «Начала электроники»

4) напряжение на катушке индуктивности и напряжение на конденсаторе равны между собой и во много раз больше внешнего, равного напряжению на активном сопротивлении демонстрация «Начала электроники»

5) общее сопротивление равно активному т.к X_L=X_C

6) амплитуда колебаний (величина заряда) устанавливается не мгновенно, а в течение некоторого проме­жутка времени

7) энергия полностью поступает в электрическую цепь и безвозвратно превращается в другие виды энергий.

Применение электрического резонанса:

1) входной кон­тур радиоприемника (анализ рисунка учебника и объ­яснение принципа действия приемного колебательно­го контура)

2)  резонансный волномер, объяснение принципа действия волномера с переменной ем­костью (демонстрация при помощи высокочастотного генератора и колебательного контура с неоновой лампой)

Закрепление нового материала:

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 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.

При наличии времени результаты вычислений проверяются с помощью компьютерной модели.

Домашнее задание* § 28; № 959, 961. Повторение: §76,79,80 (Физика, 9).

Познавательные статьи:



Формы дистанционного обучения

Передача мяча двумя руками снизу

Значение правильной осанки для жизнедеятельности человека

Основные ошибки при выполнении передач мяча на месте