Электромагнитные колебания

Разделы: Физика

Класс: 11

Тип урока: урок-зачет

Цель урока: проверить усвоение учащимися темы "Электромагнитные колебания".

Задачи:

  • Систематизировать знания учащихся по теме "Электромагнитные колебания";
  • Повысить степень ответственности учащихся за процесс обучения;
  • Выявить пробелы в знаниях учащихся с целью регулирования и коррекции

Оборудование урока: доска, графический проектор, экран.

1. Организационный момент: вводное слово учителя, сообщение темы, цели урока, краткий обзор этапов урока

Мы закончили изучение темы "Электромагнитные колебания", сегодня мы вспомним весь изученный материал, повторим формулы, порешаем задачи. Сегодня урок- зачет, нам необходимо подвести итог, выявить уровень усвоения темы. На уроке вами будет получено две оценки: первая - за физический диктант по формулам, которые изучались по данной теме, вторая - за решение задач. Каждому будет предложено решить задачи сначала на"3", затем более высокого уровня сложности - на "4" и на "5". При успешном решении задач каждого уровня вы подходите к учителю для проверки. Если вы справились с первым уровнем, получаете задачи второго уровня и т.д. Таким образом, вы получаете возможность повысить оценку за решение задач. Я буду фиксировать результаты ваших достижений на доске - напротив вашей фамилии будет стоять оценка за физический диктант, отметка "+" в графах "задача на "3"", "задача на "4"", "задача на "5"".

Таким образом, итогом урока будет выявленный результат качества ваших знаний.

2. Фронтальный опрос:

  1. Из каких составных элементов состоит колебательный контур?
  2. По какому закону изменяется заряд на конденсаторе колебательного контура?
  3. Как по уравнению колебания определить амплитуду колеблющейся величины?
  4. как изменится период свободных электрических колебаний в колебательном контуре, если емкость конденсатора увеличить в 4 раза?
  5. Как определить действующее, мгновенное и амплитудное значения колеблющейся величины?
  6. Как изменится частота электромагнитных колебаний в закрытом колебательном контуре, если в катушку ввести железный стержень? Если увеличить расстояние между пластинами конденсатора?
  7. Емкость в цепи переменного тока увеличилась в 4 раза, а частота тока уменьшилась в 2 раза. Как изменится емкостное сопротивление?
  8. Почему турбогенераторы, вырабатывающие ток стандартной частоты, имеют одну пару полюсов, а гидрогенераторы - во много раз больше?
  9. Как по числу витков в первичной и вторичной катушках определить коэффициент трансформации?
  10. Как определить число витков обмотки трансформатора, не разматывая катушки?
  11. Где применяются трансформаторы?

3. Проверка знаний учащимися формул, единиц измерения физических величин.

Форма проверки - физический диктант.

На графопроектор выводится текст, необходимо дописать лишь окончание каждого из приведенных утверждений, работа выполняется на листочках.

Физический диктант:

  1. Энергия электрического поля при электромагнитных колебаниях определяется по формуле :
  2. Формула Томсона, определяющая период свободных колебаний в контуре, записывается так :
  3. Циклическая частота и собственная частота колебаний связаны соотношением : и измеряются в :
  4. При работе нагруженного трансформатора между напряжениями и силами токов выполняется соотношение :
  5. Действующее и амплитудное значения напряжения связаны формулой ...
  6. Индуктивное сопротивление в цепи переменного тока измеряется в : и определяется по формуле :
  7. Чтобы найти зависимость ЭДС от времени при известной зависимости магнитного потока от времени, необходимо :
  8. Если известен закон, по которому изменяется электрический заряд на конденсаторе, то зависимость силы тока от времени находится как :
  9. Период и частота электромагнитных колебаний связаны соотношением :
  10. Энергия магнитного поля при электромагнитных колебаниях определяется по формуле :
  11. Емкостное сопротивление в цепи переменного тока с конденсатором определяется по формуле :

Зачет по решению задач

На экран графопроектора выводится задание в общем виде, оно содержит первые 5 задач репродуктивного уровня на оценку "3", 6-ю задачу на оценку "4", 7-ю - на оценку "5".

Каждый ученик получает листок с заданными условиями к предложенным задачам, всего три варианта.

Задачи:

1 уровень

Чему равен период собственных колебаний в контуре, если его индуктивность L, а емкость C?

Напряжение в цепи переменного тока меняется по закону u = u(t). Найдите:

а) амплитуду напряжения;

б) собственную и циклическую частоту переменного напряжения;

в) построить график зависимости напряжения от времени.

3. Конденсатор включен в цепь переменного тока стандартной частоты. Найдите его сопротивление, если емкость конденсатора С.

4. Сила тока в электрической лампе, включенной в цепь переменного тока, меняется по закону i = i(t). Сопротивление лампы R . Найдите зависимость u = u(t)

5. Во вторичной обмотке трансформатора, содержащей N 2 витков, возникает ЭДС, равная e2. Сколько витков содержит первичная обмотка, если трансформатор подключен к сети с напряжением U1?

2 уровень

6. Магнитный поток, пронизывающий контур, изменяется по закону Ф = Ф(t). Найдите:

а) зависимость е = е (t);

б) амплитуду ЭДС, магнитного потока;

в) ЭДС при t = Т/2;

г) магнитный поток при фазе /2 рад.

3 уровень

В колебательном контуре заряд на конденсаторе меняется по закону q = q(t), индуктивность катушки L. Найдите:

а) амплитуду колебаний заряда, период, собственную и циклическую частоту;

б) зависимость силы тока от времени, амплитуду силы тока, емкость конденсатора, энергию электромагнитного поля;

в) значения силы тока, заряда на конденсаторе при фазе /3 рад;

г) энергию электрического поля, энергию магнитного поля при фазе /3 рад;

д) силу тока, заряд, энергию электрического поля, энергию магнитного поля при t = 0,02 с.

Данные для 1 варианта:

1)2,5 мкГн; 1,5 мкФ;

2) u = 100 cos31,4t, t = 0,01 с;

3) C = 10 мкФ;

4) i = 0,5 cos200 t, R = 200 Ом;

5) N 2 = 1200, e2 = 330 В, U1 = 220 В;

6) Ф = 0,05 cos20t;

7) q = 10-7 sin50t, L = 0,5 Гн.

Данные для 2 варианта:

1)16 мГн; 2,5 мкФ;

2) u = 120 cos157t, t = 0,02 с;

3) C = 15 мкФ;

4) i = 2 cos100 t, R = 150 Ом;

5) N 2 = 600, e2 = 110 В, U1 = 220 В;

6) Ф = 0,02 cos100?t;

7) q = 10-4 cos2t, L = 0,1 Г

Данные для 3 варианта:

1)1 мГн; 40 мкФ;

2) u = 200cos314t, t = 0,05 с;

3) C = 25 мкФ;

4) i = 0,1 cos150 t, R = 100 Ом;

5) N 2 = 500, e2 = 110 В, U1 = 220 В;

6) Ф = 0,08 cos200t;

7) q = 10-6 cos50t, L = 0,4 Гн.

Ответы:

1вариант

1) 1,9 мс;

2) 5 Гц, 31,4 рад/с, 100 В;

3) 320 Ом;

4) u = 100cos200t;

5) 800;

6) е(t) = 3,14 sin20t; ем = 3,14 В, Фм = 0,05 Вб, е = 3,14 В, Ф = 0 Вб;

7)

а) 10-7 Кл, 0,04 с, 25Гц, 50 рад/с;

б) i = 15,7 *10-6cos50t, iм = 15,7*10-6 А, С = 0,8 мкФ, W = 0,625 * 10-8Дж

в) 0,86 * 10-7Кл, 7, 85 * 10-6 А;

г) 0,46 * 10-8 Дж, 15,4 * 10-12 Дж;

д) 15,7*10-6 А, 0 Кл, 0,25 * 10-9 Дж, 0 Дж.

2 вариант

1,26 мс;

25 Гц, 157 рад/с, 120 В;

210 Ом;

u = 300cos100t;

1200;

е(t) = 6,28 sin100t; ем = 6,28 В, Фм = 0,02 Вб, е = 6,28 В, Ф = 0 Вб;

а) 10-4 Кл, 1 с, 1 Гц, 2 рад/с;

б) i = -6,28 *10-4 sin 2t, iм = 6,28 *10-4 А, С = 0,25 Ф, W = 77,2 * 10-10Дж

в) 0,5 * 10-4Кл, -5,44 * 10-4 А;

г) 0,46 * 10-8 Дж, 15,4 * 10-12 Дж;

д) 15,7*10-6 А, 0 Кл, 0,25 * 10-9 Дж, 0 Дж.

3 вариант

1,26 мс;

50 Гц, 314 рад/с, 200 В;

127 Ом;

u = 10cos150t;

1000;

е(t) = 50,24 sin200t; ем = 50,24 В, Фм = 0,08 Вб, е = 0 В, Ф = 0 Вб;

а) 10-6 Кл, 0,04 с, 25 Гц, 50 рад/с;

б) i = -15,7 *10-5 sin 50t, iм = 15,7 *10-5 А, С = 10-4 Ф,

W = 0,5 * 10-8Дж

в) 13,6 * 10-5А, 0,5 * 10-6 Кл;

г) 3,7 * 10-9 Дж, 12,5 * 10-10 Дж;

д) 0 А, 10-6 Кл, 0,5 * 10-8 Дж, 0 Дж.

5. Подведение итогов, выставление оценок.

Учащиеся получают по две оценки: за физический диктант, за решение задач; итоги выводятся на доску. Делаю краткий обзор выполненной каждым учеником работы, комментирую итоговые оценки.

На графопроектор можно вывести рисунок, например, ель, на которую навешиваются изученные формулы, написанные на игрушках. При наличии времени рисунок можно перенести в тетрадь. По нему делаю обобщение изученной темы.