Урок "Коливальний контур. Виникнення вільних електромагнітних коливань. Формула Томсона. Перетворення енергії під час вільних електромагнітних коливань.

Коливальний контур. Виникнення вільних електромагнітних коливань. Формула Томсона. Перетворення енергії під час вільних електромагнітних коливань.

Мета уроку: ввести поняття ідеального коливального контуру;

ознайомити з рівняннями та графіками електромагнітних коливань, перетвореннями енергії в коливальному контурі; показати, що зміна напруги та сили струму у коливальному контурі відбувається за законом гармонічних коливань; вивести формулу Томсона і власної частоти коливального контуру;

розвивати логічне і абстрактне мислення; навички оперування фізичними величинами, формулами, розкриття творчих здібностей учнів;

Ключові компетентності, які формуються на уроці

Ціннісно-смислові:

• формулювати свої ціннісні орієнтири по відношенню до навчального предмету

виявляти аналогії; розкривати загальне і конкретне; встановлювати закономірності.

Навчально-пізнавальні:

• ставити мету і організовувати її досягнення,;

розвивати вміння аналізувати навчальний матеріал

Соціокультурні:

виховувати вміння сприймати матеріал, політехнічне сприйняття цілісної фізичної картини світу.

Комунікативні:

• володіти способами взаємодії;;
• толерантно ставитися до опонента при доведенні власної точки зору;
• Здоров’язберігаючі:
• володіти способами емоційної саморегуляції і самоконтролю.

Очікувані результати:

учні повинні знати основні елементи коливального контуру, які перетворення енергії відбуваються в коливальному контурі, уміти  визначати період і частоту власних коливань у коливальному контурі, .

 ХІД УРОКУ

І. Організаційний момент

Оголошення теми та мети уроку.

Девізом нашого уроку є вислів: «Світ в якому ми живемо, дивовижно схильний до коливання» Р. Бішоп.

ІІ. Мотивація навчальної діяльності:

Сучасне суспільство неможливо уявити без швидкого обміну

інформацією, тобто без мобільних телефонів, Інтернету. Хоча не

так давно — понад століття тому — винайшли радіо і менш ніж

століття як почалися перші регулярні телетрансляції. Усі ці до-

сягнення техніки ґрунтуються на передаванні та прийманні ра-

діосигналів. Сьогодні ви ознайомитеся з фізичним пристроєм,

що є обов’язковою складовою більшості радіопередавачів

і радіоприймачів.

ІІІ. Активізація розумової діяльності учнів

Опитування ланцюжком (учень відповідає на запитання однокласника та задає своє питання слідуючому)

1. Види механічного руху чи зміни стану системи, які періодично повторюються в часі. (коливання)

2.Фізична величина, що характеризує кількість коливань за одиницю часу. (частота)

3. Максимальне відхилення від положення рівноваги. (амплітуда)

4.  Час, за який тіло робить одне повне коливання. (період)

5.Фізична величина, що характеризує здатність провідника накопичувати заряд.(електроємність)

6. Фізична величина, що характеризує  електромагнітні властивості котушки і є визначальною в процесі самоіндукції. (індуктивність)

7.На рисунку наведений графік гармонічного коливання. Знайти амплітуду, період, циклічну частоту і записати рівняння коливання x(t) -самоконтроль:

T=8c, А=0,2м, ω=2π/T=2π/8=π/4;

 x(t) =А sіnωt,     x(t) =0,2sіn π t /4

ІV. Вивчення нового матеріалу

 Коливальний контур — це фізичний пристрій, який складається з послідовно  з’єднаних конденсатора і котушки індуктивності (рис.1).

Рис.1. Модель (а) та електрична схема (б) коливального контуру: 1 – котушка індуктивності; 2 – конденсатор

Такий коливальний контур називають закритим, оскільки він майже не випромінює енергії в довкілля.

Коливальний контур є коливальною системою, тобто в ньому можуть виникати вільні електромагнітні коливання. Щоб у коливальному контурі виникли вільні коливання, системі необхідно передати енергію, наприклад

Зарядити конденсатор.

Під час коливань відбувається періодичне перетворення енергії.

На обкладках конденсатора накопичиться деякий електричний

заряд qmax , а між обкладками виникне електричне поле, енергія якого дорівнює:

Якщо після зарядки конденсатор замкнути на котушку індуктивності ,

то під дією електричного поля конденсатора вільні заряджені частинки в контурі почнуть рухатись напрямлено. У контурі виникне електричний

струм i, а конденсатор почне розряджатися.

Повна енергія коливального  контуру дорівнюватиме:

У момент часу, коли конденсатор повністю розрядився (через чверть періоду після початку розряджання конденсатора), енергія електричного поля стає рівною нулю, а енергія магнітного поля досягає максимального значення: