Презентация к уроку: Свободные и вынужденные электромагнитные колебания

Свободные и вынужденные электромагнитные колебанияКолебательный контур. Формула Томсона.Преподаватель физики Костенкова С.С.ГБПОУ КДПИ им. К. Фаберже2015год. Электромагнитные колебания — это колебания электрических и магнитных полей, которые сопровождаются периодическим изменением заряда, тока и напряжения и описываются уравнениями:q=qm cosω0t; i=Im cos(ω0t+π/2) Гипотеза Джеймса Клерка Ма́ксвелла Существование электромагнитных полей было теоретически предсказано великим английским физиком Дж. Максвеллом в 1864 году.Согласно теории Максвелла, переменные электрические и магнитные поля не могут существовать по отдельности: изменяющееся магнитное поле порождает электрическое поле, а изменяющееся электрическое поле порождает магнитное
style.rotation Колебательный контурПростейшей системой, где могут возникнуть и существовать электромагнитные колебания, является колебательный контур.Колебательный контур — цепь, состоящая из включенных последовательно 1)катушки индуктивностью L, 2)конденсатора емкостью С и 3)резистора сопротивлением R Идеальный контур ТомсонаИдеальный контур Томсона — колебательный контур без активного сопротивления (R = 0). Возникновение свободных э.м. колебанийЕсли конденсатор зарядить и замкнуть на катушку, то по катушке потечет ток. Когда конденсатор разрядится, ток в цепи не прекратится из-за самоиндукции в катушке. Индукционный ток, в соответствии с правилом Ленца, будет течь в ту же сторону и перезарядит конденсатор.(рис ∂ ) Возникновение свободных э.м. колебанийТок в данном направлении прекратится, и процесс повторится в обратном направлении. Таким образом, в колебательном контуре будут происходить электромагнитные колебания. Свободные электромагнитные колебания – это периодически повторяющиеся изменения электромагнитных величин (q – электрический заряд, I – сила тока, U – разность потенциалов), происходящие без потребления энергии от внешних источников. Томсон УильямЛорд Кельвин (1824-1907),английский физикЗаложил основы теорииэлектромагнитныхколебаний и в 1853 вывелформулу зависимости периода собственныхколебаний контура от егоемкости и индуктивности(формула Томсона). получил образование в университетах Глазго и Кембриджа .с 1846 до 1899 г. был профессором натуральной философии в университете Глазго .посвящен в рыцари в 1866 г получил звание пэра и титул лорда Кельвина в 1892 г Король викторианской физики Формула ТомсонаПериод электромагнитных колебаний в идеальном колебательном контуре (т. е. в таком контуре, где нет потерь энергии) зависит от индуктивности катушки и емкости конденсатора и находится по формуле Томсона, где T- это промежуток времени, через который значения колеблющихся величин периодически повторяются, называется периодом колебания: Затухающие свободные колебанияВ реальном колебательном контуре свободные электромагнитные колебания будут затухающими из-за потерь энергии на нагревание проводов. При этом происходят превращения энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля катушки с током и наоборот. Вынужденные электрические колебанияНезатухающие колебания в цепи под действием внешней, периодически изменяющейся ЭДС – называются вынужденными электромагнитными колебаниями.Установившиеся вынужденные колебания всегда происходят на частоте ω внешнего источника.Электрические цепи, в которых происходят установившиеся вынужденные колебания под действием периодического источника тока, называются цепями переменного тока, напряжение которого изменяется по периодическому закону.
Дано:L = 2.5 ГнС = 1,5 мкФ = =1,5*10-6 ФТ – ? Чему равен период собственных колебаний в контуре, если его индуктивность 2,5 Гн, а емкость 1,5 мкФ?Т = 12,16 * 10-3с = 12,16мс


Задачи:Подставьте в формулу Томсона следующие значения:L = 0,5 Гн С = 0,5 мкФВычислите период, а затем частоту.Ответ: Т = 0,0031 с√ = 320 Гц


Задачи:Конденсатор какой электроемкости следует подключить к катушке индуктивности L= 20 мГн, чтобы в контуре возникли колебания с периодом Т=1 мс?Ответ: С= 1,27 мкФ
Задачи: Как изменится циклическая частота, если в колебательном контуре заменят конденсатор на другой меньшей в 36 раз емкостью? Ответ: частота увеличится в 6 раз
Задачи:Как изменится период свободных колебаний в электрическом контуре при увеличении электроемкости конденсатора в 2 раза?Ответ: увеличится в 1,4 раза