Колебательный контур. Превращения энергии в колебательном контуре

Содержание

Слайд 2

Цель обучения: 11.4.2.1-описывать условия возникновения свободных и вынужденных колебаний

Цель обучения: 11.4.2.1-описывать условия возникновения свободных и вынужденных колебаний

Слайд 3

Свободные электромагнитные колебания

Колебательный контур

электрическая цепь, состоящая из конденсатора с емкостью С

Свободные электромагнитные колебания Колебательный контур электрическая цепь, состоящая из конденсатора с емкостью
и катушки
с индуктивностью L.

Колебательный контур

Свободные электромагнитные гармонические колебания
в контуре без сопротивления возникают при подключении катушки
к заряженному конденсатору.

За счет явления самоиндукции в цепи возникают гармонические колебания
заряда q, напряжения U на конденсаторе
и силы тока i в катушке индуктивности.
Сопротивление проводников не учитывается.

Слайд 4

Электроёмкость
Обозначение:
Единица измерения:

физическая величина, равная отношению заряда проводника к разности потенциалов между

Электроёмкость Обозначение: Единица измерения: физическая величина, равная отношению заряда проводника к разности
этим проводником и соседним.

C

Ф

Слайд 6

Энергия заряженного конденсатора

Энергия заряженного конденсатора

Слайд 7

Индуктивность проводника – это скалярная физическая величина численно равная отношению магнитного потока,

Индуктивность проводника – это скалярная физическая величина численно равная отношению магнитного потока,
созданного током в соленоиде к силе тока в нем

Индуктивность

Слайд 8

1. Наличие колебательного контура
2. Электрическое сопротивление должно быть очень маленьким.
3. Зарядить конденсатор

1. Наличие колебательного контура 2. Электрическое сопротивление должно быть очень маленьким. 3.
(вывести систему из равновесия).

Условия возникновения электромагнитных колебаний:

Слайд 9

Свободные электромагнитные колебания

Колебания, происходящие в колебательном контуре при сообщении заряда конденсатору

Свободные электромагнитные колебания Колебания, происходящие в колебательном контуре при сообщении заряда конденсатору

Слайд 10

R≠ 0 колебания затухающие
R=0 идеальный колебательный контур

R≠ 0 колебания затухающие R=0 идеальный колебательный контур

Слайд 11

Вынужденные колебания

колебания в цепи под действием внешней периодической электродвижущей силы

Вынужденные колебания колебания в цепи под действием внешней периодической электродвижущей силы

Слайд 12

Гармонические колебания заряда, напряжения и силы тока

q0 — амплитудное значение заряда

Гармонические колебания заряда, напряжения и силы тока q0 — амплитудное значение заряда
на конденсаторе;

Здесь:

U0= q0/С —амплитудное значение напряжения на конденсаторе;

i0 = ω q0 —амплитудное значение силы тока в катушке;

В.П. Сафронов 2015 [email protected]

Слайд 13

Превращение энергии в колебательном контуре

1) t = 0

2) t = T/4

3) t

Превращение энергии в колебательном контуре 1) t = 0 2) t =
= T/2

1) t = 0. В начальный момент времени вся энергия контура W
сосредоточена в электрическом поле конденсатора

Конденсатор начинает разряжаться и электрический ток,
направленный от (+) к (–), создает в катушке магнитное поле.
Энергия электрического поля переходит в энергию магнитного.

2) t = T/4. Энергия контура W сосредоточена в магнитном поле катушки:

Конденсатор разрядился. Основной ток должен исчезнуть,
но возникающий при этом ток самоиндукции поддерживает
убывающий ток (правило Ленца) и перезаряжает конденсатор.

3) t = T/2. Энергия контура W сосредоточена в электрическом поле
перезаряженного конденсатора:

4) t = 3T/4. Далее процесс повторяется.

В.П. Сафронов 2015 [email protected]

Слайд 14

КОЛЕБАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И МАГНИТНОЙ ЭНЕРГИЙ

Период колебания (TЭ , ТМ ) энергий в

КОЛЕБАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И МАГНИТНОЙ ЭНЕРГИЙ Период колебания (TЭ , ТМ ) энергий
колебательном контуре в два раза меньше периода колебаний заряда, напряжения и силы тока (T).

В.П. Сафронов 2015 [email protected]

Слайд 15

Закон сохранения электромагнитной энергии

Таким образом, в контуре происходит превращение энергии
электрического поля

Закон сохранения электромагнитной энергии Таким образом, в контуре происходит превращение энергии электрического
в энергию магнитного и наоборот.
При этом выполняется

закон сохранения электромагнитной энергии:

Свободные затухающие колебания

Всякий реальный контур обладает активным сопротивлением.

Энергия контура расходуется на нагревание проводника.
Амплитуда колебаний уменьшается, колебания затухают.

В.П. Сафронов 2015 [email protected]

Слайд 16

Вынужденные колебания.

возникают в контуре при подключении
генератора переменного тока.

Колебательный
контур c генератором

Генератор

Вынужденные колебания. возникают в контуре при подключении генератора переменного тока. Колебательный контур
вырабатывает синусоидальное эдс

ε0 — амплитуда эдс,

Ω — частота генератора.

В контуре возникают вынужденные колебания с частотой генератора Ω.

Резонанс в колебательном контуре

Резонанс в электрической цепи —
явление резкого возрастания амплитуды тока I0. Частота внешней ЭДС, при которой наблюдается резонанс, называется резонансной частотой рез и примерно равна собственной частоте колебаний

Чем больше активное сопротивление R,
тем меньше амплитуда колебаний тока I0.

Резонансные кривые

В.П. Сафронов 2015 [email protected]

Слайд 17

Задача 1.

Колебательный контур содержит конденсатор емкостью 800 пФ и катушку индуктивности

Задача 1. Колебательный контур содержит конденсатор емкостью 800 пФ и катушку индуктивности
индуктивностью 2 мкГн. Каков период собственных колебаний контура?

3 балла

Слайд 18

Задача 2.

.

Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С и катушки

Задача 2. . Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С и катушки
индуктивности индуктивностью L. Как изменится период свободных электромагнитных колебаний в этом контуре, если электроемкость конденсатора и индуктивность катушки увеличить в 3р.

4 балла

Слайд 19

Задача 3.

Амплитуда силы тока при свободных колебаниях в колебательном контуре 100

Задача 3. Амплитуда силы тока при свободных колебаниях в колебательном контуре 100
мА. Какова амплитуда напряжения на конденсаторе колебательного контура, если емкость этого конденсатора 1 мкФ, а индуктивность катушки 1 Гн? Активным сопротивлением пренебречь.

5 баллов

Имя файла: Колебательный-контур.-Превращения-энергии-в-колебательном-контуре.pptx
Количество просмотров: 48
Количество скачиваний: 0