Особое внимание в 11-ом классе уделяю изучению принципа работы генератора незатухающих колебаний. Предлагаю его тогда, когда изучены: Колебательный контур; Переменный электрический ток; Генерирование электрической энергии; Трансформатор; Производство передача и использование электроэнергии.
Это даёт возможность изучать генератор:
- После того как ученики накопили все знания о колебаниях вообще и об электромагнитных колебаниях в частности.
- Через 2 урока после того, как мы изучим генератор незатухающих колебаний, мы изучаем тему: Электромагнитные волны. На этом уроке, когда рассмотрим опыты Герца, открытый колебательный контур, естественно звучит вопрос: Какое устройство нужно использовать, чтобы незатухающие электромагнитные волны излучать в пространство. Обязательно найдутся ученики, которые предложат недавно изученный генератор незатухающих колебаний.
Тогда на экране появится схема генератора:
и вопрос: что нужно к нему добавить, чтобы излучать электромагнитные волны в пространство? Ответ: открытый колебательный контур. Добавим:
и объясняем принцип действия радиотелеграфа.
На уроке: Принцип радиосвязи, ставим проблему: В какую часть генератора надо ввести токи звуковой частоты, чтобы они изменили амплитуду колебаний тока. Обязательно найдутся ученики, которые сообразят, что включить моделирующее устройство надо в анодную цепь.
Генератор незатухающих колебаний.
План урока:
Повторение пройденного материала. Фронтально. Основная цель опроса: закрепление пройденного материала и подготовка к изучению нового материал.
- Какие колебания называются свободными? Вынужденными?
- Назовите устройства, с помощью которых можно получить свободные и вынужденные электромагнитные колебания.
- От чего зависит частота свободных и вынужденных электромагнитных колебаний.
- Где применяются вынужденные электромагнитные колебания.
- Что такое трансформация тока?
- Какое явление применяется в работе трансформатора?
- Для какого тока возможна трансформация?
- Какие параметры тока изменяются при трансформации?
- От чего зависит коэффициент трансформации?
- Где применяют трансформаторы?
Разбор нового материала с применением презентации:
1. Постановка задачи: получить незатухающие электромагнитные колебания любой частоты.
2. Для решения этой задачи нужно применить автоколебательную систему. Вспомнить основные признаки этой системы: наличие колебательной системы, в которой могут возникать свободные колебания; источника энергии для восполнения потерь; обратной связи, которая регулирует подачу энергии в колебательную систему в такт колебаний.
3. Установить составные части генератора незатухающих колебаний:
- Колебательный контур – система, создающая свободные колебания;
- Источник тока – подключаем к колебательному контуру (+ к К.К.) .
- Клапан, который будет пропускать, или не пропускать электрический ток внутрь колебательного контура – 3-х электродная электронная лампа. (Повторить принцип её действия)
- Обратная связь, которая будет руководить процессом так, чтобы в такт колебаниям открывать или закрывать клапан (3-х электродную электронную лампу) – её роль играет катушка индуктивно связанная с катушкой колебательного контура. Точно так же, как в трансформаторе индуктивно связанные две катушки, только для лучшей связи эти катушки чаще всего «садят» на один сердечник.
4. Принцип действия генератора рассматриваем по половинам периодов.
половина периода: Когда лампа пришла в рабочее состояние и может пропускать ток, ключ замыкают. Постоянный ток идёт по анодной цепи и заряжает конденсатор (нижнюю обкладку – положительно). Когда конденсатор зарядится до максимального заряда, ток прекращается и колебательный контур предоставлен самому себе. Конденсатор начинает разряжаться, через катушку L течёт переменный ток: растущий в 
периода и убывающий во 
периода. Он создаёт переменное магнитное поле, направление которого определяем по правилу буравчика. Такое же магнитное поле возникает и в катушке L1, которая индуктивно связана с катушкой колебательного контура. В катушке L1 возникает индукционный ток, направленный к сетке лампы. На сетке накапливается положительный заряд, лампа открыта, ток через неё идёт, в колебательном контуре совпадает по направлению с током перезарядки и восполняет все потери энергии в колебательном контуре. Конденсатор перезарядится до максимального заряда.- 2-ая половина периода: К началу второй половины периода, конденсатор перезарядился. Теперь его верхняя обкладка заряжена положительно и в колебательном контуре ток разрядки течёт в противоположном направлении. Магнитное поле в катушках L и L1 направлено вниз, и индукционный ток идёт от сетки. Сетка заряжается отрицательно, лампа заперта, ток через неё не идёт и колебательный контур предоставлен самому себе. В нём идёт 2-ая половина периода, происходит расход энергии на работу против сопротивления. Эта утечка энергии восстановится в течение 1-ой половины следующего периода.
5. После устного разбора, ученики под руководством учителя перечерчивают чертежи в тетради и под диктовку записывают подробное пояснение.
На следующем уроке:
После подробного повторения и закрепления изученного лампового генератора, я рассказываю обо всех отрицательных их качествах и о том, что только в некоторых отраслях техники ещё применяют такие генераторы. В радио и телевидении применяют транзисторные генераторы, демонстрирую слайд 15 из презентации и кратко поясняю сущность его работы и подробно преимущества.