Презентация "КОЛЕБАНИЯ"


Подписи к слайдам:
КОЛЕБАНИЯ

  • 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.

Аналогия в условиях возникновения и затухания колебаний

  • 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

Соответствие между механическими и электрическими величинами при колебательных процессах.

  • 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

Катушка индуктивности в цепи переменного тока

  • ~
  • 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.