Электромагнитные колебания и волны. Задачи

1.

Цель: Научиться самостоятельно решать задачи по теме « Электромагнитные
колебания и волны»
Задачи
1. Образовательные: обобщение и систематизация знаний по теме, проверка знаний, умений, навыков.
В целях повышения интереса к теме работу вести с помощью опорных конспектов.
2. Воспитательные: воспитание мировоззренческого понятия
(причинно – следственных связей в окружающем мире), развитие у школьников
коммуникативной
культуры.
3. Развивающие: развитие самостоятельности мышления и интеллекта, умение формулировать выводы
по изученному материалу, развитие логического мышления, развитие грамотной устной речи,
содержащей физическую терминологию.

2.

3.

Энергия, полученная конденсатором заключена в электрическом поле обкладок
где
- заряд конденсатора, C – его электроемкость
Между обкладками конденсатора возникает разность потенциалов
При разрядке конденсатора энергия электрического поля превращается в
энергию магнитного поля, определяемая по формуле
– индуктивность катушки,
– сила переменного тока
где
Полная энергия колебательного контура равна
Полная энергия системы

4.

Циклическая частота для свободных электрических колебаний
Период свободных колебаний в контуре равен
Формула Томсона
Частотой колебаний называется величина, обратная периоду колебаний
Заряд конденсатора изменяется по гармоническому закону
где
амплитуда колебаний силы тока. Колебания силы тока опережают по фазе
колебания заряда на

5.

Задача 1. Идеальный колебательный контур состоит из конденсатора ёмкостью 2
мкФ и катушки индуктивности. В контуре происходят свободные
электромагнитные колебания. В таблице приведена зависимость энергии W,
запасённой в конденсаторе идеального колебательного контура, от времени t.
t, нс
W, мкДж
0
0
t, нс
1125
W, мкДж 3,66
125
3,66
1250
12,5
250
12,5
1375
21,34
375
21,34
1500
25,0
500
25,0
1625
21,34
625
21,34
1750
12,50
750
12,5
1875
3,66
875
3,66
2000
0,00
На основании анализа этой таблицы выберите два верных
утверждения.
1) Период электромагнитных колебаний в контуре равен 1 мкс.
2) Период электромагнитных колебаний в контуре равен 2 мкс.
3) Индуктивность катушки равна примерно 13 нГн.
4) Максимальное напряжение на конденсаторе равно 5 В.
5) Максимальное напряжение на конденсаторе равно 50 кВ.
1000
0,00
2125
3,66

6.

Задача 1.При электромагнитных колебаниях в контуре происходит периодическое
превращение энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного
поля катушки и обратно, при этом максимальная энергия, запасенная в катушке,
равна максимальной энергии, запасенной в конденсаторе
Период колебаний конденсатора равен 1000 нс, но период электромагнитных колебаний
в контуре в два раза больше и составляет 2000 нс = 2 мкс.
Утверждение 2 — верно, утверждение 1 — неверно.
Воспользуемся формулой Томсона и выразим индуктивность катушки
Утверждение 3 — неверно.
Максимальное напряжение на конденсаторе равно
Значение
находим из таблицы =25 мкДж
Утверждение 4 верно, 5 – неверно.

7.

Задача 2. Колебательный контур содержит
конденсатор емкостью 800 пФ и катушку
индуктивности индуктивностью 2 мкГн. Каков период
собственных колебаний контура? (ответ дайте в мкс)
Дано:
Си
Решение:

8.

Задача 3. Амплитуда силы тока при свободных колебаниях в колебательном
контуре 100 мА. Какова амплитуда напряжения на конденсаторе колебательного
контура, если емкость этого конденсатора 1 мкФ, а индуктивность катушки 1 Гн?
Активным сопротивлением пренебречь
Дано:
Решение:

9.

Задача 1. Емкость конденсатора колебательного контура С=1мкФ, индуктивность
катушки L=0,04 Гн, амплитуда колебаний напряжения Um=100 В.
В данный момент времени напряжение на конденсаторе u=80 В.
Найти: 1. амплитуду колебаний силы тока Im;
2. полную энергию W;
3. энергию электрического поля Wэл;
4. энергию магнитного поля Wм;
5. мгновенное значение силы тока i.
Задача 2. В идеальном колебательном контуре происходят свободные
электромагнитные колебания. В таблице показано, как изменяется заряд конденсатора
в колебательном контуре с течением времени
t, 10–6(C)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
q, 10–9(Кл)
2
1,5
0
–1,5
–2
–1,5
0
1,5
2
1,5
1. Напишите уравнение зависимости заряда от времени. Найдите амплитуду колебаний заряда,
период, циклическую частоту, линейную частоту.
2. Какова энергия магнитного поля катушки в момент времени t = 5 мкс, если емкость
конденсатора 50 пФ.