Физика

План работы учащегося 11 класса по физике

4 четверть «Физический практикум»

Урок № 84/4 «Изучение резонанса в электрическом КК» рекомендую заменить на повторение и решение задач

Тема урока: решение задач на резонанс в электрической цепи

Цели работы:

 - учащиеся должны описывать природу   резонанса напряжений  и силы токов в рассматриваемой цепи;

- учащиеся решают задачи на резонанс в КК

Краткая теория

В физике резонансом называется явление, при котором в колебательном контуре частота свободных колебаний совпадает с частотой вынужденных колебаний. В электричестве аналогом колебательного контура служит цепь, состоящая из сопротивления, ёмкости и индуктивности. В зависимости от того как они соединены различают резонанс напряжений и резонанс токов.

Резонанс напряжений

Резонанс напряжений возникает в последовательной RLC-цепи.

Условием возникновения резонанса является равенство частоты источника питания резонансной частоте w=w_р, а следовательно и индуктивного и емкостного сопротивлений x_L=x_C. Так как они противоположны по знаку, то в результате реактивное сопротивление будет равно нулю. Напряжения на катушке U_L и на конденсаторе U_C будет противоположны по фазе и компенсировать друг друга. Полное сопротивление цепи при этом будет равно активному сопротивлению R, что в свою очередь вызывает увеличение тока в цепи, а следовательно и напряжение на элементах.При резонансе напряжения U_C и U_L могут быть намного больше, чем напряжение источника, что опасно для цепи.С увеличением частоты сопротивление катушки увеличивается, а конденсатора уменьшается. В момент времени, когда частота источника будет равна резонансной, они будут равны, а полное сопротивление цепи Z будет наименьшим. Следовательно, ток в цепи будет максимальным. Из условия равенства индуктивного и емкостного сопротивлений найдем резонансную частоту 

Исходя из записанного уравнения, можно сделать вывод, что резонанса в колебательном контуре можно добиться изменением частоты тока источника (частота вынужденных колебаний) или изменением параметров катушки L и конденсатора C.Следует знать, что в последовательной RLC-цепи, обмен энергией между катушкой и конденсатором осуществляется через источник питания.

Резонанс токов

Резонанс токов возникает в цепи с параллельно соединёнными катушкой резистором и конденсатором.

Условием возникновения резонанса токов является равенство частоты источника резонансной частоте w=w_р, следовательно проводимости B_L=B_C. То есть при резонансе токов, ёмкостная и индуктивная проводимости равны.

Для наглядности,  на время отвлечёмся от проводимости и перейдём к сопротивлению. При увеличении частоты полное сопротивление цепи растёт, а ток уменьшается. В момент, когда частота равна резонансной, сопротивление Z максимально, следовательно, ток в цепи принимает наименьшее значение и равен активной составляющей. Выразим резонансную частоту 

Как видно из выражения, резонансная частота определяется, как и в случае с резонансом напряжений.

Ссылки на интернет-ресурс: веб школа, видео «Исследование электромагнитных колебаний в колебательном контуре с помощью осциллографа»

Задания

1. В чем заключается явление резонанса напряжений и при каком условии оно возникает? Перечислите все особенности цепи при резонансе напряжений.

2. Почему при резонансе напряжений ток в цепи максимальный?

3. Определить резонансную частоту последовательного колебательного контура с параметрами:1 Гн, С=100 мкФ,R=10 Ом.

4. Определить частоту сети, при которой в цепи возможен резонанс напряжений. Определить также, во сколько раз напряжение на индуктивности больше напряжения сети при резонансе, если цепь имеет следующие параметры: 0,1 Гн, R= 20 Ом, C= 5 мкФ_.

Обратная связь: у тебя в тетради должно быть записано и выполнено  задания. Сфотографируй свою работу и отправь мне на проверку. Удачи!

Скачано с www.znanio.ru