Презентация к уроку физики 11 класса по теме "Свободные электромагнитные колебания"

ЗАКОНОМЕРНОСТИ СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ В КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ § 27-30 0К - 7 ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

“Теория колебаний объединяет, обобщает различные  области физики... Каждая из областей физики —  оптика, механика, акустика — говорит на своем  “национальном” языке. Но есть “интернациональный”  язык, и это ­ язык теории колебаний... Изучая одну  область, вы получаете тем самым интуицию и знания  совсем в другой области”. Мандельштам Л.И.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ (ЭМК) --периодические изменения заряда (q), силы тока (i ), напряжения ( u), сопровождающиеся возникновением переменных электрического и магнитного полей.

ВИДЫ КОЛЕБАНИЙ СВОБОДНЫЕ (СК) ВЫНУЖДЕННЫЕ(ВК) ЗАТУХАЮЩИЕ (ЗК) ГАРМОНИЧЕСКИЕ(ГК)

КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА: КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР (к/к) – электрическая цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсатора (С), катушки (L) и резистора (R). R → 0 РЕАЛЬНЫЙ ИДЕАЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ: при разрядке конденсатора через катушку индуктивности в к/к возникают ЭМК, сопровождающиеся периодическим превращением энергий полей . САМОИНДУКЦИЯ !!!! ПОЛНАЯ ЭНЕРГИЯ В к/к : WWWW   эл м эл max  W м max  const WWW  эл п  м 2 q max 2 C  2 LI max 2

Конденсатор получает энергию от источника постоянного тока, пластины заряжаются. Конденсатор разряжается, в цепи, благодаря явлению САМОИНДУКЦИИ, возникает нарастающий электрический ток.

Уравнение свободных ЭМК свободных ЭМК Уравнение в в к/ к/контуре контуре Полная энергия контура постоянна, не меняется с течением времени. 2 Cu 2  2 Li 2  const ИЛИ ИЛИ 2 q C 2  2 Li 2  const Продифференцируем равенство по времени: 1 2 2 ' ' )  ( )  0 2 q 2 C ( Li 2 2 Li 2 2 ' ) ( (  q 2 C ∆W ЭП = - ∆W МП ' ) W ЭП↑ → WМП ↓  0  2 iiL 2  i ... q 2   qq 2 C .. так как  q i qi C  qLi  ....0 или .... q  1 LC q  0

Уравнение свободных ЭМК свободных ЭМК Уравнение в в к/ к/контуре контуре 1  LC 1  LC  q  q 0 q 2 0 2 q 0  q УСЛОВИЕ свободных ГК !!! 0 0 2  q Решение уравнения имеет вид: q  q    cos Если при t=0, φ=0, то max t 0 собственная частота СЭМК 0  1 LC  1 LC  2 период СЭМК –формула q  q max  Cos 0 t T Томсона  2 LC

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ ВЕЛИЧИН В К/К: КОНДЕНСАТОР  •ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД:  Uu  •НАПРЯЖЕНИЕ: u Сos амплитуда НАПРЯЖЕНИЯ: Колебания заряда и напряжения СИНФАЗНЫ: q max  t C max  q max C q C U q q 0 u   q 0 Cos max  max  Cos 0 t t ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ : Wэл  2 q 2 C  2 q max C 2  сos  2 t  2 q max C 4  1  сos t  2

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ ВЕЛИЧИН В К/К: КАТУШКА ИНДУКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК:  i амплитуда СИЛЫ ТОКА: Sin max q q t 0 0 i  I max Cos   ( t 0  ) 2 I  max q max 0  i  q  2 на Ток опережает по фазе напряжение и заряд  2 ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ : Wм  2 Li 2  2 LI max 2 2 sin  0 t  2 LI max 2  1  cos  2 0 t

Графики величин для СЭМК

Графики величин для СЭМК: ЭНЕРГИЯ: WWW   эл  м 2 q max 2 C  2 LI max 2

ЗАТУХАЮЩИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ (ЗЭМК) – колебания, амплитуда которых уменьшается по величине с течением времени