Урок «Формула Томсона. Добротность колебательного контура»

Урок по физике в 11 физико-математическом классе

по теме «Формула Томсона. Добротность колебательного контура»

Задачи: 1) продолжить изучение электромагнитных колебаний,

2) выяснить, при каких условиях колебания можно считать гармоническими и применять к ним формулу Томсона;

3) отрабатывать умение решать задачи.

Содержание урока.

1. Орг. момент.

2. Повторение пройденного материала (фронтальный опрос)

1) Что называется электрическими колебаниями?

2) Как получить электрические колебания?

3) Что называется колебательным контуром?

4) Какие колебания называются свободными?

5. Как с течением времени изменяются величины, характеризующие электрические колебания в контуре?

6) В чем состоит аналогия между электрическими и механическими колебаниями? Назовите величины - аналоги.

3. Изучение нового материала.

Задание : используя связь между характеристиками свободных электромагнитных колебаний, выведите формулу периода колебаний ( самостоятельная работа учащихся в течение 3 минут. В это время один из учеников работает на скрытой части доски. По истечении времени - проверка выполнения задания).

4. Первичное закрепление:

- как изменится период свободных электромагнитных колебаний в контуре при увеличении индуктивности катушки в 3 раза?

- как изменится частота колебаний в контуре при уменьшении электроемкости конденсатора в 4 раза?

- как должна измениться индуктивность катушки в контуре, чтобы частота колебаний уменьшилась в 5 раз?

- как надо изменить расстояние между обкладками конденсатора колебательного контура, чтобы период колебаний уменьшился в 2 раза?

5.Продолжение изучения нового материала.

Вопросы: 1. Какой колебательный контур называется идеальным?

2. Является ли таким любой реальный контур?

Проблема: Означает ли это, что в реальности колебания , возникающие в колебательном контуре не являются гармоническими? Можно ли для них применять уже полученные нами формулы?

Лекция (учащиеся записывают краткий конспект)

В реальном колебательном контуре свободные колебания затухают и их нельзя считать гармоническими. Рассмотрим, в каких случаях можно пренебречь затуханием и воспользоваться формулой Томсона. В течение первой четверти периода энергия электрического поля конденсатора превращается в энергию магнитного поля катушки (или наоборот) и количеством теплоты, выделяющейся в контуре можно пренебречь и считать контур идеальным, если Q_теп W_м.

W_м.п.=

По закону Джоуля - Ленца в среднем за период выделяется количество теплоты

Q_теп = , а за четверть периода Q_теп =

2RT<<8L R<< 4L/T.

Так как T = 2π, то R<< 4L/2π или R<< 2/π*., где R - сопротивление контура, L - индуктивность катушки, C - электроемкость конденсатора.

При этом условии контур можно считать идеальным.

Введем величину Q = 1/R L/C - добротность колебательного контура.

Если Q1, то можно использовать все формулы гармонических колебаний.

6. Решение задач.

1. Колебательный контур содержит конденсатор емкостью 10 мкФ, катушку индуктивностью 0,4 Гн. Активное сопротивление контура 2 Ом. Найдите добротность данного контура и период свободных электрических колебаний в нем.

2 № 1264, 1268 (из сборника задач Степановой Г.Н.)

7. Итог урока

8. Домашнее задание: §16, записи в тетради, задачи № 1267 1272.