Электромагнитные колебания 11 класс видео

Электромагнитные колебания 11 класс видео

1. Магнитное поле. Магнитная индукция . смотреть
2. Закон Ампера и его применение . смотреть
3. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца . смотреть

4. Электромагнитная индукция. Магнитный поток. Правило Ленца . смотреть
5. Электродвижущая сила индукции. Самоиндукция. Индуктивность . смотреть
6. Энергия магнитного поля тока. Электромагнитное поле . смотреть

Колебания и волны

7. Механические колебания. Математический маятник . смотреть
8. Гармонические колебания . смотреть
9. Вынужденные колебания. Резонанс . смотреть

10. Свободные электромагнитные колебания . смотреть
11. Превращение энергии при электромагнитных колебаниях . смотреть
12. Переменный ток. Активное сопротивление . смотреть
13. Резонанс в электрической цепи. Автоколебания . смотреть

14. Генерирование электрической энергии. Трансформатор . смотреть
15. Передача и использование электрической энергии . смотреть

16. Волновые явления. Распространение механических волн . смотреть
17. Длина волны. Скорость волны . смотреть
18. Распространение волн в упругих средах. Звуковые волны . смотреть

19. Что такое электромагнитная волна . смотреть
20. Экспериментальное обнаружение электромагнитных волн . смотреть
21. Свойства электромагнитных волн . смотреть
22. Изобретение радио А. С. Поповым. Принципы радиосвязи . смотреть
23. Распространение радиоволн . смотреть
24. Радиолокация . смотреть
25. Понятие о телевидении . смотреть
26. Развитие средств связи . смотреть

Оптика

27. Световые волны. Скорость света. Принцип Гюйгенса . смотреть
28. Закон преломления света. Полное отражение . смотреть
29. Линза. Построение изображений в линзе. Формула тонкой линзы . смотреть
30. Дисперсия света. Интерференция света . смотреть
31. Дифракция света. Дифракционная решетка . смотреть
32. Поперечность световых волн. Поляризация света . смотреть

33. Принцип относительности. Постулаты теории относительности . смотреть
34. Зависимость массы от скорости. Элементы релятивистской динамики . смотреть

35. Виды излучений. Источники света. Виды спектров. Спектральный анализ . смотреть
36. Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения . смотреть

Квантовая физика

37. Фотоэффект. Теория фотоэффекта . смотреть
38. Фотоны. Гипотеза де Бройля о волновых свойствах частиц . смотреть
39. Давление света . смотреть
40. Химическое действие света . смотреть
41. Фотография . смотреть

42. Строение атома. Опыты Резерфорда . смотреть
43. Квантовые постулаты Бора. Модель атома . смотреть
44. Лазеры . смотреть

45. Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц . смотреть
46. Открытие радиоактивности . смотреть
47. Альфа, бета и гамма излучения . смотреть
48. Радиоактивные превращения . смотреть
49. Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Изотопы . смотреть
50. Открытие нейтрона . смотреть
51. Строение атомного ядра. Ядерные силы . смотреть
52. Ядерные реакции. Деление ядер урана . смотреть
53. Цепные ядерные реакции. Ядерный реактор . смотреть
54. Термоядерные реакции. Применение ядерной энергии . смотреть
55. Получение радиоактивных изотопов и их применение . смотреть

56. Три этапа развития физики элементарных частиц . смотреть
57. Открытие позитрона. Античастицы . смотреть

Электромагнитные колебания 11 класс видео

На этой странице представлены несколько качественных вариантов видеоуроков по физике для 11 класса.

ВИДЕОУРОКИ ФИЗИКА 11 класс — Interneturok.ru

1. Вводный урок по теме: «Магнитное поле» — смотреть
2. Электромагнитное поле — смотреть
3. Электромагнитные волны. Опыты Г. Герца. Изобретение радио А. Поповым — смотреть
4. Линза. Формула тонкой линзы — смотреть
5. Постулаты СТО — смотреть
6. Квантовая гипотеза Планка — смотреть
7. Трудности планетарной модели атома Резерфорда. Модель водородоподобного атома Н. Бора — смотреть
8. Закон радиоактивного распада. Правила смещения при радиоактивном распаде — смотреть

Видеоуроки по физике для 11 класса — в помощь «застрявшим в пути»

1. Магнитный поток — смотреть
2. Явление электромагнитной индукции — смотреть
3. Правило Ленца — смотреть
4. Закон электромагнитной индукции — смотреть
5. ЭДС индукции в движущихся проводниках — смотреть
6. Явление самоиндукции — смотреть

7. Математический маятник — смотреть
8. Пружинный маятник — смотреть
9. Графическое представление колебаний — смотреть
10. Уравнение гармонических колебаний — смотреть
11. Энергетика колебаний — смотреть

12. Механические волны. Виды волн — смотреть
13. Длина волны. Скорость волны — смотреть
14. Интерференция волн — смотреть
15. Колебательный контур — смотреть
16. Графическое представление колебаний. Уравнение колебаний — смотреть

17. Переменный ток — смотреть
18. Активная нагрузка в цепи переменного тока — смотреть
19. Конденсатор в цепи переменного тока — смотреть
20. Индуктивность в цепи переменного тока — смотреть
21. Закон Ома для цепи переменного тока — смотреть
22. Трансформатор — смотреть
23. Электромагнитые волны — смотреть

24. Закон отражения света — смотреть
25. Построение изображений в плоском зеркале — смотреть
26. Закон преломления света — смотреть
27. Линзы. Основные понятия — смотреть
28. Постоение изображений в линзах — смотреть
29. Формула тонкой линзы — ошибка — смотреть
30. Интерференция света — смотреть
31. Дифракция света — смотреть
32. Дифракционная решётка — смотреть

33. Кванты электромагнитного излучения — смотреть
34. Фотоны — смотреть
35. Корпускулярно-волновой дуализм — смотреть
36. Фотоэлектрический эффект — смотреть
37. Теория фотоэффекта — смотреть

ВИДЕОУРОКИ ФИЗИКА — 11 класс (по учебнику Перышкина). Авт. В.Романов-Youtube

1. Сила Ампера и магнитная индукция — смотреть
2. Сила Лоренца, магнитное поле и движущийся заряд — смотреть
3. Магнитный поток — смотреть

ВИДЕОУРОКИ ПО ШКОЛЬНОЙ ФИЗИКЕ — 7-11 класс — Videouroki.net

1. Физические величиы. Измерение физических величин. Точность и погрешность измерений — смотреть
2. Плотность вещества — смотреть
3. Вес тела и невесомость — смотреть
4. Силы упругости. Закон Гука — смотреть
5. Способы описания движения. Система отсчёта — смотреть
6. Механическое движение. Система отсчета. Траектория, путь и перемещение — смотреть
7. Равноускоренное прямолинейное движение — смотреть
8. Скорость при равномерном прямолинейном движении — смотреть
9. Скорость при прямолинейном равноускоренном движении тела — смотреть
10. Прямолинейное равноускоренное движение. Ускорение — смотреть
11. Перемещение тела при равноускоренном движении — смотреть
12. Графики зависимости кинематических величин от времени при равномерном и равноускоренном движении — смотреть
13. Лабораторная работа. Исследование равноускоренного движения без начальной скорости — смотреть
14. Движение тела под действием силы тяжести — смотреть
15. Свободное падение тел — смотреть
16. Равномерное движение материальной точки по окружности — смотреть
17. Решение задач по теме Основы кинематики — смотреть
18. Движение планет и искусственных спутников — смотреть
19. Относительность механического движения — смотреть
20. Закон Всемирного тяготения — смотреть
21. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета — смотреть
22. Второй закон Ньютона — смотреть
23. Третий закон Ньютона — смотреть
24. Импульс тела. Закон сохранения импульса тела — смотреть
25. Давление. Способы уменьшения и увеличения давления — смотреть
26. Плавание тел — смотреть
27. Блоки. «Золотое правило механики» — смотреть
28. Конвекция — смотреть
29. Электризация тел при соприкосновении. Взаимодействие заряженных тел. Два рода электрических зарядов — смотреть
30. Объяснение электрических явлений — смотреть
31. Закон Ома для участка цепи — смотреть
32. Соединения конденсаторов и конденсаторные батареи. Разбор задачи — смотреть
33. Магнитное поле и его свойства — смотреть
34. Магнитное поле. Графическое изображение магнитного поля — смотреть
35. Магнитное полею Однородное и неоднородное магнитное поле — смотреть
36. Направление тока и линий его магнитного поля. Правило буравчика — смотреть
37. Индукция магнитного поля. Магнитный поток — смотреть
38. Электромагнитная индукция. Опыты Фарадея — смотреть
39. Направление индукционного тока. Правило Ленца Явление самоиндукции — смотреть
40. Трансформатор. Передача электрической энергии на расстояние — смотреть
41. Электромагнитное поле. Электромагнитные волны. Скорость распространения электромагнитных волн — смотреть
42. Влияние электромагнитных излучений на живые организмы — смотреть
42. Свободные и вынужденные колебания — смотреть
43. Математический и пружинный маятники — смотреть
44. Отражение света. Закон отражения света — смотреть
45. Масса молекул. Количество вещества — смотреть
46. Основные формулы и рекомендации по решению задач на основы термодинамики — смотреть
47. История развития радио — смотреть
48. Радиолокация. Понятие о телевидении. Развитие средств связи — смотреть
49. Строение атомного ядра. Ядерные силы — смотреть
50. Радиоактивность. Модели атомов — смотреть

ВИДЕОУРОКИ ФИЗИКА 7-11 класс — EduLibNet-Youtube

1. Кинематика. Механическое движение. Материальная точка — смотреть
2. Положение тел в пространстве, система отсчета — смотреть
3. Прямолинейное равномерное движение — смотреть
4. Прямолинейное неравномерное движение. Средняя скорость — смотреть
5. Ускорение. Равноускоренное движение. Механика — смотреть
6. Равномерное движение по окружности. Механика — смотреть
7. Свободное падение тел. Ускорение свободного падения — смотреть
8. Движение тела брошенного под углом к горизонту — смотреть
9. Криволинейное движение — смотреть
10. Относительность механического движения — смотреть
11. Взаимодействие тел. Инертность тел. Масса — смотреть
12. Основы динамики. Первый закон Ньютона — смотреть
13. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея — смотреть
14. Второй закон Ньютона — смотреть
15. Третий закон Ньютона — смотреть
16. Сила. Силы в механике — смотреть
17. Сила упругости — смотреть
18. Закон Гука. Модуль Юнга — смотреть
19. Силы трения — смотреть
20. Закон всемирного тяготения — смотреть
21. Искусственные спутники Земли. Первая космическая скорость — смотреть
22. Вес тела. Невесомость — смотреть
23. Импульс. Закон сохранения импульса — смотреть
24. Механическая работа. Мощность — смотреть
25. Кинетическая и потенциальная энергии — смотреть
26. Закон сохранения механической энергии — смотреть
27. Сложение сил. Правило моментов — смотреть
28. Центр тяжести. Устойчивость — смотреть
29. Давление. Закон Паскаля — смотреть
30. Гидравлический пресс — смотреть
31. Атмосферное давление. Опыт Торричелли — смотреть
32. Сила Архимеда — смотреть
33. Молекулярная физика. Введение — смотреть
34. Основные положения молекулярно кинетической теории газа — смотреть
35. Основное уравнение молекулярно кинетической теории — смотреть
36. Размер молекул. Масса молекул. Постоянная Авогадро — смотреть
37. Количество теплоты. Удельная теплоемкость — смотреть
38. Температура. Энергия теплового движения молекул — смотреть
39. Уравнение состояния идеального газа — смотреть
40. Силы взаимодействия молекул. Идеальный газ — смотреть
41. Взаимные превращения жидкостей и газов — смотреть
42. Молекулярная физика. Кипение — смотреть
43. Внутренняя энергия — смотреть
44. Работа в термодинамике — смотреть
45. Первый закон термодинамики — смотреть
46. Молекулярная физика. Изопроцессы — смотреть
47. Коэффициент полезного действия. Принцип Карно — смотреть
48. Поверхностное натяжение жидкостей — смотреть
49. Относительная влажность воздуха — смотреть
50. Электростатика. Электричество. Введение — смотреть
51. Проводники и диэлектрики — смотреть
52. Основной закон электростатики. Закон Кулона — смотреть
53. Электрическое поле. Напряженность электрического поля — смотреть
54. Потенциал электростатического поля. Разность потенциалов — смотреть
55. Электроемкость — смотреть
56. Параллельное и последовательное соединение конденсаторов — смотреть
57. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле — смотреть
58. Напряженность электростатического поля шара, плоскости — смотреть
59. Конденсаторы. Электроемкость плоского конденсатора — смотреть
60. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электрического поля — смотреть
61. Электрический ток. Сила тока — смотреть
62. Электродвижущая сила — смотреть
63. Измерение силы тока и напряжения — смотреть
64. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление — смотреть
65. Удельное сопротивление. Сверхпроводимость — смотреть
66. Последовательное и параллельное соединение проводников — смотреть
67. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца — смотреть
68. Закон Ома для полной цепи — смотреть
69. Электрический ток в металлах. Электронная проводимость — смотреть
70. Электрический ток в жидкостях. Закон электролиза — смотреть
71. Электрический ток в газах — смотреть
72. Электрический ток в вакууме — смотреть
73. Электроннолучевая трубка — смотреть
74. Электрический ток в полупроводниках — смотреть
75. Собственная и примесная проводимость полупроводников — смотреть
76. p-n переход и его свойства — смотреть
77. Полупроводниковые приборы — смотреть
78. Магнетизм. Взаимодействие токов. Магнитное поле — смотреть
79. Магнитный поток — смотреть
80. Закон Ампера — смотреть
81. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца — смотреть
82. Электромагнитная индукция — смотреть
83. Явление самоиндукции. Индуктивность — смотреть
84. ЭДС индукции в движущихся проводниках — смотреть
85. Магнитные свойства вещества. Гипотеза Ампера — смотреть
86. Генерирование электрической энергии — смотреть
87. Передача электрической энергии. Трансформаторы — смотреть
88. Механические колебания. Понятие о колебательном движении — смотреть
89. Колебания и волны. Гармонические колебания — смотреть
90. Период и частота механических колебаний — смотреть
91. Превращение энергии при гармонических колебаниях — смотреть
92. Колебания и волны. Затухающие колебания — смотреть
93. Колебания и волны. Вынужденные колебания. Резонанс — смотреть
94. Продольные и поперечные волны. Звуковые волны — смотреть
95. Свободные электромагнитные колебания. Превращение энергии — смотреть
96. Вынужденные колебания в электрических цепях. Резонанс — смотреть
97. Электромагнитное поле. Открытый колебательный контур Опыты Герца — смотреть
98. Электромагнитные колебания. Шкала электромагнитных волн — смотреть
99. Оптика. Закон прямолинейного распространения света — смотреть
100. Полное внутреннее отражение — смотреть
101. Тонкие линзы. Фокусное расстояние и оптическая сила линзы — смотреть
102. Построение изображения точки получаемого с помощью линзы — смотреть
103. Оптические приборы — смотреть
104. Волновые свойства света. Поляризация света — смотреть
105. Скорость света в однородной среде. Дисперсия света — смотреть
106. Интерференция света — смотреть
107. Дифракция света — смотреть
108. Корпускулярные свойства света. Постоянная Планка — смотреть
109. Давление света — смотреть
110. Постулаты Эйнштейна. Связь между массой и энергией — смотреть
111. Атомная физика. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома — смотреть
112. Квантовые постулаты Бора — смотреть
113. Непрерывный и линейчатый спектры — смотреть
114. Методы регистрации элементарных частиц — смотреть
115. Состав атомного ядра. Изотопы — смотреть
116. Энергия связи атомных ядер — смотреть
117. Понятие о ядерных реакциях — смотреть
118. Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений — смотреть
119. Цепные ядерные реакции — смотреть
120. Термоядерная реакция — смотреть

Свободные электромагнитные колебания в контуре (Порохов Д.А.)

Этот видеоурок доступен по абонементу

У вас уже есть абонемент? Войти

Успехи развития электромагнетизма конца XVIII века послужили бурному развитию промышленности и техники, основанной на использовании свойств постоянного и в дальнейшем переменного тока. Прежде всего, это средство передачи информации – телеграф. Однако по мере развития телеграфа инженеры и пользователи начали сталкиваться с весьма любопытными и, казалось, необъяснимыми фактами и явлениями. В начале XX века английский ученый Уильям Томсон заинтересовался неудачами инженеров, прокладывающих трансатлантический телеграф. Он теоретически изучил законы распространения электрических импульсов по кабелям и пришел к выводам, имеющим огромную практическую ценность, и тем самым способствовал прокладке трансатлантического телеграфа между Европой и США. Вместе с тем он разработал теорию электрических колебаний, которая легла в основу современной теории электромагнитных колебаний. Мы с вами начнем рассматривать элементы теории электромагнитных колебаний, разработанных Уильямом Томсоном. Тема сегодняшнего урока: «Свободные электромагнитные колебания и их описание»

Свободные электромагнитные колебания

Периодические или почти периодические колебания заряда, тока и напряжения в цепи называются электромагнитными колебаниями.

В более общем смысле определение можно выразить так:

Электромагнитными колебаниями называются периодические изменения напряженности электрического поля (Е) и магнитной индукции (В).

Как и любые периодические процессы, электромагнитные колебания протекают в колебательной системе. Колебательная система, в которой происходят электромагнитные колебания, называется колебательным контуром.

Рис. 1. Простейший колебательный контур (Источник)

Простейший колебательный контур состоит из соединенных конденсатора и катушки индуктивности (Рис. 1). В таком колебательном контуре могут протекать свободные электромагнитные колебания.

Свободные колебаниями называются такие, которые протекают в системе за счет запаса энергии самой системы, без поступления ее извне.

Рассмотрим процесс электромагнитных колебаний в простейшем контуре (Рис. 2).

Рис. 2. Процесс электромагнитных колебаний в простейшем контуре (Источник)

Контур состоит из конденсатора, соединенного с катушкой, переключателя, который переключает конденсатор на источник постоянного тока, за счет которого он может зарядиться, либо на катушку. Будем следить за изменениями напряжения на конденсаторе при помощи цифрового вольтметра, который подсоединим в цепь между обкладками конденсатора. График зависимости напряжения на обкладках конденсатора будет отображаться на мониторе компьютера.

Запустим программу отображения напряжения на обкладках конденсатора в реальном времени (Рис. 3).

Рис. 3. Отображение напряжения на обкладках конденсатора (Источник)

Мы видим, что в начальный период напряжение на конденсаторе отсутствует, при замыкании конденсатора на источник постоянного тока на обкладках конденсатора появляется постоянное напряжение. Перебросим конденсатор на катушку индуктивности – мы видим, что что-то в цепи произошло и напряжение на конденсаторе опять стало нулевым.

Как же изменялось напряжение на обкладках конденсатора, когда мы перебросили заряженный конденсатор на катушку? Увеличим интервал графика, где происходит изменение напряжения (рис. 4):

Рис. 4. Увеличенное отображение напряжения на обкладках конденсатора (Источник)

Мы видим, что происходили периодические изменения напряжения на обкладках конденсатора, то есть происходил колебательный процесс. В начальный период времени напряжение составляло чуть больше 8 вольт, как только мы замкнули конденсатор на катушку – напряжение на обкладках конденсатора начало падать и упало до нуля. Конденсатор начал перезаряжаться, и напряжение стало с противоположным знаком, конденсатор перезарядился, напряжение опять стало падать, прошло через нуль, конденсатор вновь зарядился так, как он был заряжен изначально, то есть прошел цикл зарядки – перезарядки конденсатора.

Проанализируем те процессы, которые происходили в колебательном контуре.

Рис. 5. Начальный момент времени (Источник)

В начальный момент времени, перед тем как мы замкнули конденсатор на катушку, на конденсаторе было некоторое напряжение, как только мы замкнули конденсатор на катушку – начался разряд конденсатора (рис. 5).

Конденсатор не может мгновенно разрядиться: как только в цепи появился электрический ток, который пошел через катушку – вокруг катушки возникло магнитное поле, соответственно, возникла самоиндукция. Ток самоиндукции препятствует мгновенному разряду конденсатора, который начинает постепенно разряжаться, электрическое поле в диэлектрике начинает убывать. При этом ток индукции возрастает, магнитное поле нарастает и достигает своего максимума тогда, когда конденсатор полностью разрядится (рис. 6).

Рис. 6. Полная разрядка конденсатора (Источник)

ЭДС индукции заставляет двигаться заряды в цепи, создает индукционный ток, и конденсатор начинает перезаряжаться. Происходит перезарядка конденсатора, то есть на той пластине, где был знак «+», образовывается знак «-», и где был «-», становится «+». Начинает нарастать электрическое поле конденсатора, магнитное поле убывает (рис. 7).

Рис. 7. Начало перезарядки конденсатора (Источник)

При этом убывает ток в цепи, поскольку электрическое поле конденсатора препятствует дальнейшему продолжению движения зарядов. Когда поле достигает своего максимального значения энергии – электрический ток прекращается.

Далее процесс разворачивается в обратном направлении – конденсатор вновь начинает разряжаться, и опять он не может сделать это мгновенно, так как возникают явления самоиндукции в катушке и индукционный ток препятствует разряду конденсатора. Конденсатор разряжается и в момент, когда электрическое поле в конденсаторе исчезает – магнитное поле достигает своего максимума и поддерживает индукционный ток, который заставляет опять заряжаться конденсатор. В момент, когда магнитное поле исчезает, электрическое поле достигает своего максимума – пластины вновь будут заряжены так, как они были заряжены в начальный момент.

Таким образом, мы с вами рассмотрели один цикл электромагнитных колебаний в контуре. Этому циклу соответствует время одного периода (рис. 8).

Рис. 8. Цикл электромагнитных колебаний в контуре (Источник)

Математическое описание процессов

Опишем математически процессы, которые мы рассмотрели. В начальный момент времени вся энергия системы была сосредоточена в электрическом поле конденсатора.

Энергия электрического поля конденсатора определяется квадратом заряда на пластинах конденсатора, деленным на удвоенную электроемкость:

Когда вся энергия электрического поля конденсатора переходит в энергию магнитного поля катушки, энергия магнитного поля катушки равна:

Для произвольного момента времени сумма энергий электрического поля конденсатора и магнитного поля катушки есть величина постоянная, то есть мгновенное значение энергии электрического поля плюс мгновенное значение энергии магнитного поля есть все время величина постоянная:

q 2 / 2С + L· I 2 / 2 = const

Если мы возьмем производную по времени, то производная от постоянной величины по времени даст ноль. Тогда мы получим, что сумма производных мгновенных значений электрического поля и магнитного дадут ноль:

(q 2 / 2С)΄ + ( L · I 2 / 2)΄ = 0

Возьмем производную по времени и производную мгновенного значения магнитного поля:

1 / 2С · 2 · q· q΄ + L / 2 · 2 · i · i΄ = 0

Вспомним, что мгновенное значение электрического тока есть первая производная заряда по времени i = q΄, значит, вторая производная заряда будет производная тока i΄ = q΄΄, подставив эти значения в предыдущее выражение, после сокращения получим, что сумма второй производной заряда и заряда, умноженного на произведение L·C, равна нулю:

Мы получили дифференциальное уравнение свободных электромагнитных колебаний. Решением такого уравнения является гармоническая функция равная произведению максимального значения заряда или амплитуды заряда, умноженная на cos(ω ·t + φ):

Это будет решением дифференциального уравнения, если мы предположим, что циклическая частота гармонических колебаний будет равна обратному значению корня произведения индуктивности на электроемкость катушки:

ω = 1 /

Мы знаем, что период колебания есть величина обратная циклической частоте:

Тогда, подставив значения, получим формулу:

Т = 2π

Это формула Томсона, определяющая период свободных гармонических колебаний в колебательном контуре, период свободных электромагнитных колебаний будет определяться произведением 2π на корень из произведения индуктивности катушки на электроемкость конденсатора.

Заключение

Подведем итоги: в электрической цепи, состоящей из конденсатора и катушки индуктивности, возможно протекание свободных электромагнитных колебаний. Механизм этих колебаний заключается в том, что энергия электрического поля преобразуется в энергию магнитного поля и обратно, при этом происходят перезаряд конденсатора и периодически изменяются значения заряда на обкладках конденсатора, напряжения и тока. Эти колебания носят гармонический характер, они могут описываться дифференциальным уравнением, и из решения этого дифференциального уравнения следует, что период свободных электромагнитных колебаний определяется индуктивностью и электроемкостью конденсатора.

Список литературы

1. Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика (базовый уровень) – М.: Мнемозина, 2012.
2. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. – М.: Мнемозина, 2014.
3. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика-9. – М.: Просвещение, 1990.

Домашнее задание

1. Какие величины могут периодически изменяться в электрических цепях?
2. Из чего состоит простейший колебательный контур?
3. Что определяет формула Томсона?

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал Naexamen.ru (Источник).
2. Интернет-портал Fizmat.by (Источник).
3. Интернет-портал Festival.1september.ru (Источник).
4. Интернет-портал Kiselevich.ru (Источник).

Если вы нашли ошибку или неработающую ссылку, пожалуйста, сообщите нам – сделайте свой вклад в развитие проекта.

Краткие итоги главы 4: Электромагнитные колебания

1. При электромагнитных колебаниях происходят периодические изменения электрического заряда, силы тока и напряжения. Электромагнитные колебания подразделяются на свободные, затухающие, вынужденные и автоколебания.

2. Простейшей системой, в которой наблюдаются свободные электромагнитные колебания, является колебательный контур. Он состоит из проволочной катушки и конденсатора. Уравнение, описывающее электромагнитные колебания в контуре, имеет вид

где q — заряд конденсатора; q» — вторая производная заряда по времени; — квадрат циклической частоты колебаний, зависящей от индуктивности L и емкости С.

3. Решение уравнения, описывающего свободные электромагнитные колебания, выражается либо через косинус, либо через синус:

q = qm cos ωt или q =kk qm sin ωt.

4. Колебания, происходящие по закону косинуса или синуса, называются гармоническими. Максимальное значение заряда qm на обкладках конденсатора называется амплитудой колебаний заряда. Величина со0 называется циклической частотой колебаний и выражается через число v колебаний в секунду: ω = 2πv.

Период колебаний выражается через циклическую частоту следующим образом:

Величину, стоящую под знаком косинуса или синуса в решении для уравнения свободных колебаний, называют фазой колебаний. Фаза определяет состояние колебательной системы в данный момент времени при заданной амплитуде колебаний.

5. Из-за наличия у контура сопротивления колебания в нем с течением времени затухают.

6. Вынужденные колебания, т. е. переменный электрический ток, возникают в цепи под действием внешнего периодического напряжения. Между колебаниями напряжения и силы тока в общем случае наблюдается сдвиг фаз φ.

7. Мощность в цепи переменного тока определяется действующими значениями силы тока и напряжения: Р = IU cos φ.

8. При совпадении частоты внешнего переменного напряжения с собственной частотой колебательного контура наступает резонанс — резкое возрастание амплитуды силы тока при вынужденных колебаниях. Резонанс выражен отчетливо лишь при достаточно малом активном сопротивлении контура.

Одновременно с возрастанием силы тока при резонансе происходит резкое увеличение напряжения на конденсаторе и катушке. Явление электрического резонанса используется при радиосвязи.

9. Автоколебания возбуждаются в колебательном контуре генератора на транзисторе за счет энергии источника постоянного напряжения. В генераторе используется транзистор, т. е. полупроводниковое устройство, состоящее из эмиттера, базы и коллектора и имеющее два р—n-перехода. Колебания тока в контуре вызывают колебания напряжения между эмиттером и базой, которые управляют силой тока в цепи колебательного контура (обратная связь). От источника напряжения в контур поступает энергия, компенсирующая потери энергии в контуре на резисторе.

Физика. 11 класс

Конспект урока

Физика, 11 класс

Урок 7. Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Колебательный контур

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1) электромагнитные колебания, колебательный контур;

2) универсальность основных закономерностей колебательных процессов для колебаний любой физической природы;

3) гармонические колебания;

4) физический смысл характеристик колебаний.

5) графики зависимости электрического заряда, силы тока и напряжения от времени при свободных электромагнитных колебаниях.

6) определение по графику характеристик колебаний;

7) аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями.

8) формула Томсона.

Глоссарий по теме

Электромагнитными колебаниями называют периодические изменения со временем заряда, силы тока и напряжения.

Электромагнитные колебания бывают двух видов — свободные и вынужденные.

Свободными колебаниями называют колебания, возникающие в колебательной системе за счет первоначально сообщенной этой системе энергии.

Вынужденные электромагнитные колебания — это периодические изменения заряда, силы тока и напряжения в цепи под действием переменной электродвижущей силы от внешнего источника.

Система, состоящая из конденсатора и катушки индуктивности, присоединенной к его обкладкам, называется колебательным контуром.

Период электромагнитных колебаний – промежуток времени, в течение которого ток в колебательном контуре и напряжение на пластинах конденсатора совершает одно полное колебание.

Частота колебаний – число колебаний в единицу времени.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Мякишев Г.Я.,Буховцев Б.Б.,Чаругин В.М. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций. М.: Просвещение, 2014. – С. 74 — 82.

Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. -М.: Дрофа, 2009. – С. 126 – 128.

Основное содержание урока

Колебательным контуром называется система, состоящая из конденсатора и катушки, присоединенной к его обкладкам, в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания

Электромагнитные колебания в контуре происходят с большой частотой и определять его характеристики без осциллографа невозможно.

Развертка получаемая на экране осциллографа схожа с той, что вычерчивает маятник с песочницей над движущимся листом бумаги при колебаниях математического маятника.

Чтобы в колебательном контуре возникли колебания, необходимо сообщить колебательному контуру энергию, зарядив конденсатор от источника тока.

Энергия, полученная конденсатором заключена в электрическом поле обкладок

где — заряд конденсатора, C – его электроемкость.

Между обкладками конденсатора возникает разность потенциалов .

При разрядке конденсатора энергия электрического поля превращается в энергию магнитного поля, определяемая по формуле

где – индуктивность катушки, – сила переменного тока.

Полная энергия колебательного контура равна

Когда конденсатор разрядится полностью, вся энергия электрического поля превращается в энергию магнитного поля. Когда сила тока и созданное им магнитное поле начинает уменьшаться, возникает ЭДС самоиндукции, стремящийся поддержать ток, и начинается перезарядка конденсатора. При свободных колебаниях через промежутки времени, равные периоду колебаний, состояние системы в точности повторяется. Полная энергия такой системы любой момент времени равно максимальной энергии электрического поля или максимальной энергии магнитного поля.

q, u и i — мгновенные значения заряда, напряжения и силы тока. При отсутствии сопротивления в контуре полная энергия электромагнитного поля не изменяется. Колебания затухающие, сопротивление катушки и проводников превращают энергию электромагнитного поля во внутреннюю энергию проводника.

Электромагнитные колебания в контуре имеют сходство со свободными механическими колебаниями. Характер периодического изменения различных величин одинаков. При механических колебаниях периодически изменяются координата тела x и проекция его скорости , а при электромагнитных колебаниях изменяются заряд q конденсатора и сила тока i в цепи.

Индуктивность катушки L аналогична массе тела m, при колебаниях груза на пружине, кинетическая энергия тела , аналогична энергии магнитного поля тока .

Роль потенциальной энергии выполняет энергия заряда конденсатора:

Координата тела аналогична заряду конденсатора.

Полная энергия колебательного контура, в любой момент времени, равна сумме энергий магнитного и электрического полей:

Производная полной энергии по времени равна нулю при R = 0. Следовательно, равна нулю сумма производных по времени от энергий магнитного и электрического полей:

Знак « — » минус в этом выражении означает, что, когда энергия магнитного поля возрастает, энергия электрического поля убывает и наоборот. Физический смысл этого выражения заключается в том, что скорость изменения энергии магнитного поля равна по модулю и противоположна по направлению скорости изменения электрического поля.

Электрический заряд и сила тока, при свободных колебаниях с течением времени изменяются по закону синуса или косинуса, то есть совершают гармонические колебания.

Циклическая частота для свободных электрических колебаний:

Период свободных колебаний в контуре равен:

Период свободных электрических колебаний в колебательном контуре зависит от индуктивности катушки и емкости конденсатора.

Период электромагнитных колебаний – промежуток времени, в течение которого ток в колебательном контуре и напряжение на пластинах конденсатора совершает одно полное колебание.

Частотой колебаний называется величина, обратная периоду колебаний:

Частоту свободных колебаний называют собственной частотой колебательной системы.

Заряд конденсатора изменяется по гармоническому закону:

где – амплитуда колебаний заряда. Сила тока также совершает гармонические колебания:

где – амплитуда колебаний силы тока. Колебания силы тока опережают по фазе колебания заряда на .

Разбор типовых тренировочных заданий

Задача 1. Идеальный колебательный контур состоит из конденсатора ёмкостью 2 мкФ и катушки индуктивности. В контуре происходят свободные электромагнитные колебания. В таблице приведена зависимость энергии W, запасённой в конденсаторе идеального колебательного контура, от времени t.