Презентация "КОЛЕБАНИЯ"
Подписи к слайдам:
- КОЛЕБАНИЯ
- Цель урока: повторить и обобщить материал по данной теме.
- Задачи:
- Повторить:
- основные характеристики колебательного движения,
- основные особенности свободных, вынужденных колебаний и автоколебаний,
- формулы, определяющие частоту свободных колебаний математического и пружинного маятников, колебательного контура,
- условия возникновение резонанса,
- особенности переменного электрического тока.
- Выполнить экспериментальные задание по данной теме.
- Ознакомиться на практике с осциллографическим методом исследования электромагнитных колебаний.
- Установить универсальность основных закономерностей колебательных процессов для колебаний любой физической природы.
- Провести аналогию между механическими и электромагнитными колебаниями.
- Обсудить возможности использования в технике изучаемых закономерностей и особенностей колебательных процессов.
- – любые периодически повторяющиеся движения
- – колебания, возникающие в системе под действием внутренних сил
- Условия возникновения свободных колебаний:
- При выведении тела из положения равновесия в системе должна возникнуть сила, стремящаяся вернуть его в положение равновесия;
- Силы трения в системе должны быть достаточно малы.
- Свободные колебания
- Колебания
- 1. Х = Хm sin ω0t
- 2. Х = Хm cos ω0t
- Для определения разности фаз двух колебаний надо колеблющуюся величину выразить через одну и ту же тригонометрическую функцию – синус или косинус.
- 1. Х = Хm sin ω0t
- 2. Х = Хm cos ω0t = Хm sin (ω0t+ )
- π
- 2
- Разность (сдвиг) фаз φс =
- π
- 2
- 1
- 2
- Х, см
- t, с
- Разность фаз
- Разность фаз
- Разность (сдвиг) фаз φс = 0
- Разность (сдвиг) фаз φс = π
- t
- x
- Наибольшую роль сдвиг фаз играет при изучении переменного тока.
- Экспериментальное задание
- Продемонстрируйте сдвиг фаз между колебаниями двух различных маятников:
- φс = 0 (колебания с одинаковой фазой)
- φс = π (колебания в противофазе)
- С
- π
- 2
- φс =
- Положение равновесия
- V
- m
- X=0
- V
- X
- X
- m
- V=0
- 1) Выведение системы из положения равновесия
- 2)
- 3)
- Wm=0
- Зарядка конденсатора.
- Ek=0
- i
- q
- Смещение тела на расстояние
- от положения равновесия.
- Wp=0
- Ep=0
- V
- X
- Превращение энергии при гармонических колебаниях
- X
- m
- E= Ep+Ek= = = +
- W= Wp+Wm= = = +
- Положение равновесия
- X
- X
- m
- V=0
- V
- i
- q
- Ek=0
- Wm=0
- X
- V
- 4)
- 5)
- Перезарядка конденсатора.
- Отклонение тела в крайнее левое положение.
- Механические колебания
- 1) возвращение к положению равновесия за счёт F упр =k|x|
- 2) затухают из-за наличия сил трения (μ)
- Электрические колебания
- разрядка конденсатора (появление тока) за счёт напряжения между пластинами U= (1/С)q
- 2) затухают из-за наличия электрического сопротивления R в системе
- Переменный электрический ток
- - это ток периодически меняющийся по величине и направлению.
- i
- t
- I
- t
- График переменного тока
- График постоянного тока
- Гармонические изменения основных физических величин в генераторе:
- Ф = BS cos ωt e = BS ω sinωt
- u = Um cos ωt i = Im cos(ωt+φ)
- Действующим значением силы тока называется сила постоянного тока, выделяющего в проводнике такое же количество теплоты, как и переменный ток за то же время.
- Соотношение между действующими значениями и амплитудными :
- Imax
- I= ——
- 2
- Аналогично определяется и действующее значение напряжения.
- Umax
- U= ——
- 2
- Амперметры и вольтметры переменного тока регистрируют действующие значения силы тока и напряжения.
- Активное сопротивление в цепи переменного тока
- R
- ~
- u = Um cos ωt
- i = Im cos ωt
- В проводнике с активным сопротивлением колебания силы тока по фазе совпадают с колебаниями напряжения.
- Im =
- Um
- R
- I =
- U
- R
- При наличии R цепь поглощает энергию поступающую от генератора
- Конденсатор в цепи переменного тока
- С
- ~
- u = Um cos ωt
- i = Im cos (ωt+ )
- π
- 2
- Колебания силы тока опережают колебания напряжения на конденсаторе на
- π
- 2
- Хс =
- 1
- ωС
- - емкостное сопротивление
- I =
- U
- Хс
- Im =
- Um
- Хс
- ~
- L
- i = Im sin ωt
- u = Um sin(ωt+ )
- π
- 2
- Колебания силы тока на катушке отстают от колебаний напряжения на
- π
- 2
- ХL =
- ωL
- - индуктивное сопротивление
- I =
- U
- ХL
- Im =
- Um
- ХL
- ВОПРОС:
- В какой из предложенных цепей лампочка горит ярче?
- ~
- L
- 1.
- ~
- С
- 1.
- L
- +
- _
- 2.
- С
- +
- _
- 2.
- Как изменится накал лампы в цепи переменного тока, если увеличить частоту подаваемого напряжения?
- Как изменится накал лампы в цепи переменного тока, если уменьшить электроемкость конденсатора?
- Закон Ома в цепи переменного тока
- ~
- L
- R
- С
- I =
- U
- R2+(XL – XC)2
- Z =
- R2+(XL – XC)2
- - полное сопротивление цепи
- I =
- U
- Z
- Сдвиг фаз между током и напряжением
- tg φc =
- XL - XC
- R
- Мощность в цепи переменного тока
- P = UI cos φC
- cos φC – коэффициент мощности
- Мощность переменного тока (средняя за период), выделяющаяся на активном сопротивлении:
- P = I2R
- Если цепь содержит только катушку индуктивности или конденсатор, то P=0.
- Повышение cos φC – важная народнохозяйственная задача. Необходимо обеспечить правильное проектирование электрических цепей путем подбора индуктивного и емкостного сопротивления.
- Запрещается использование устройств с cosφC < 0,85.
- Колебательные движения – одни из самых распространенных движений в природе. Сегодня нет такой области в технике где бы не применялись или не учитывались колебательные процессы.
- Механические колебания используются в различных технологических процессах и машинах.
- Электромагнитные колебания - основа действия важнейших электро- и радиотехнических устройств.
- ~50Гц
- А
- R C
- V1
- V2
- Задание
- Определите показания приборов в цепи. Напряжение сети U = 220В, R = 100 Ом, С = 15 мкФ.
- Постройте векторную диаграмму для данной схемы.
- ~50Гц
- А
- R C
- V1
- V2
- Задание
- Постройте векторную диаграмму для данной схемы.
- Задание
- Определить коэффициент мощности в цепи переменного тока, если показания амперметра 5А, показания вольтметра 220В, показания ваттметра 800Вт.
- Выводы:
- проведен сравнительный анализ механических и электромагнитных колебаний,
- выявлены общие закономерности колебательных движений,
- установлена универсальность основных закономерностей колебательных процессов для колебаний любой физической природы.
