Электромагнитные колебания. Раздел 8

1. Электромагнитные колебания

раздел 8

2. Свободные и вынужденные электромагнитные колебания урок 1

3.

Свободными колебаниями называют такие, которые
совершаются без внешнего воздействия за счет
первоначально накопленной энергии.
Вынужденными называются колебания в цепи под
действием внешней периодической электродвижущей
силы

4.

Электромагнитные колебания - это колебания
электрического и магнитного поля, которые сопровождаются
периодическим изменением заряда, силы тока и напряжения.
Колебательный контур - это цепь, состоящая из катушки
индуктивности и конденсатора.

5.

6.

Решение уравнения, описывающего свободные
электромагнитные колебания, выражается либо
через косинус, либо через синус:
q = qmcos(ω0t)
или
q = qmsin(ω0t)

7. Условия возникновения электромагнитных колебаний

1. Наличие колебательного контура.
2. Электрическое сопротивление должно
быть очень маленьким.
3. Зарядить конденсатор (вывести систему
из равновесия).

8.

Название
процесса
Время, по
отноше
нию к
периоду Т
Зарядка
t=0
Разрядка
U=0
Перезарядка
Разрядка
Энергия
Энергия
электрического
магнитного
поля
поля
E
E
мах
0
мах
0
q↓
i↑
↓
↑
t=Т/4
q =0
мах
0
мах
t=Т/2
q↑
мах
i↓
0
↑
мах
↓
0
q↓
i↑
↓
↑
q=0
мах
0
мах
q↑
i↓
мах
0
↓
0
t=3Т/4
U=0
Перезарядка
Заряд q Сила тока
t=T

9.

Период электромагнитных колебаний в идеальном
колебательном контуре зависит от индуктивности
катушки и емкости конденсатора и находится по формуле
Томсона
где L – индуктивность катушки, С – емкость
конденсатора, T – период э/м колебаний.

10.

11.

12.

13.

14. Генератор незатухающих электромагнитных колебаний урок 2

15.

КОЛЕБАНИЯ
ВЫНУЖДЕННЫЕ
СВОБОДНЫЕ
АВТОКОЛЕБАНИЯ
незатухающие колебания,
происходящие в системе за счет
восполнения потерь энергии от
источника внутри
самой системы

16.

_
+
+
C
_
_
L
+
Колебания в контуре
происходят с очень большой
частотой.
Конденсатор будет восполнять
потери энергии только в те
моменты, когда его
полярность совпадает с
полярностью источника
А в те моменты, когда
полярность противоположна
он будет разряжаться через
источник.

17.

В качестве устройства, способного осуществить такую
функцию можно использовать транзистор , через который
конденсатор колебательного контура будет соединен с
источником тока.
?
• быстродействующий прибор
• пока на базу не подан сигнал – ток
через транзистор не идет, конденсатор
отключен от источника
• при подаче сигнала – ток через
транзистор идет и конденсатор
заряжается от источника

18.

Обязательные элементы
автоколебательной системы:
К
Б
Э
Lсв.
L
• элемент, в котором происходят
свободные колебания
(колебательный контур);
•источник энергии для восполнения
потерь энергии (аккумулятор);
•клапан, регулирующий
поступление энергии в контур
(транзистор);
•устройство для осуществления
обратной связи (катушка).

19.

К
Э
1. После зарядки конденсатора его верхняя обкладка заряжена
положительно, нижняя - отрицательно
2. Конденсатор начинает разряжаться
через катушку. Ток в первой четверти
I
периода постепенно нарастает, затем
убывает, порождая переменное
магнитное поле, пронизывающее
Б
витки катушки L.
3. В катушке Lсв , которая
+ индуктивно связана с катушкой
Lсв.
L
контура, возникает магнитное поле,
+ - имеющее такое же направление и
появляется индукционный ток,
направленный от эмиттера к базе.
4. Транзистор пропускает ток к конденсатору,
в котором в это время протекает еще
индукционный ток, совпадающий по
+ направлению с первоначальным.
Все потери энергии восполняются, знаки зарядов пластин меняются на
противоположные

20.

5. Ток через конденсатор теперь течет в противоположном направлении,
нарастая в первой четверти и убывая во второй
6.Порождаемое током магнитное поле,
пронизывает витки катушки контура, а,
следовательно, и индуктивно связанной с ней
катушки Lсв..
Б
Э
Lсв.
+
L
-
+-+
7.В катушке обратной связи
возникает индукционный ток,
направленный от базы к эмиттеру ,
в результате чего потенциал базы
оказывается выше и ток к
конденсатору не идет.
8. В конденсаторе протекает только
индукционный ток, совпадающий по
направлению с током в начале полупериода.
Конденсатор перезаряжается, знаки пластин
меняются на противоположные.

21. Переменный ток. Генератор переменного тока. урок 3

22.

Если электрический генератор создает
синусоидальное напряжение
U = U0 sin ωt,
То по закону Ома в цепи, содержащей
только проводник (резистор) с
сопротивлением R,
I = I0 sin ωt,
Величина I0 = называется амплитудным
значением силы тока.

23.

Переменным током называется
электрический ток, который изменяется
с течением времени по гармоническому
закону.
Машина, превращающая механическую
энергию в энергию переменного тока с
использованием явления
электромагнитной индукции, называется
генератором переменного тока.

24.

Основные части генератора:
•неподвижный статор;
•вращающийся ротор.
В рамке, вращающейся с постоянной скоростью в
однородном магнитном поле, возникает
наведенная ЭДС, изменяющееся по
синусоидальному закону
ε = ε0 sin ωt,
Здесь ε0 = ВSω – амплитуда ЭДС индукции.

25.

К генераторам относятся гальванические
элементы, электростатические машины,
термобатареи, солнечные батареи

26.

27.

Трансформатор (от лат. transformo — преобразовывать)
— это статическое электромагнитное устройство,
предназначенное для преобразования посредством
электромагнитной индукции одной или нескольких
систем в одну или несколько других систем без изменения
частоты системы переменного тока

28.

29.

Работа трансформатора основана на двух базовых
принципах:
1.Изменяющийся во времени электрический ток
создаёт изменяющееся во времени магнитное поле
(электромагнетизм)
2.Изменение магнитного потока, проходящего через
обмотку, создаёт ЭДС в этой обмотке
(электромагнитная индукция)

30.

Данный режим характеризуется разомкнутой
вторичной цепью трансформатора, вследствие
чего ток в ней не течёт. С помощью опыта
холостого хода можно определить КПД
трансформатора, коэффициент трансформации,
а также потери в сердечнике.
Режим холостого хода

31.

Нагрузочный режим. Этот режим характеризуется
замкнутой на нагрузке вторичной цепью
трансформатора.
Данный
режим
является
основным рабочим для трансформатора.
Рабочий ход ( под нагрузкой)

32.

Коэффициент трансформации – величина, равная
отношению напряжений в первичной и вторичной
обмотках трансформатора
U1
N1
I2
K
U2
N2
I1
если K<1, если N2>N1 или U2>U1 , то трансформатор
повышающий;
если K>1,если N2<N1 или U2<U1, трансформатор
понижающий.

33.

Для трансформатора выполняется условие
I1U1≈I2U2
Во сколько раз трансформатор увеличивает
напряжение во, столько же раз и уменьшает
силу тока.

34.

Применение в источниках питания. Компактный
трансформатор
Для питания разных узлов электроприборов
требуются самые разнообразные напряжения.
Например, в телевизоре используются напряжения
от 5 вольт, для питания микросхем и транзисторов,
до 20 киловольт, для питания анода кинескопа. Все
эти
напряжения
получаются
с
помощью
трансформаторов (напряжение 5 вольт с помощью
сетевого трансформатора, напряжение 20 кВ с
помощью строчного трансформатора).

35. Виды электростанций

• Тепловые
• Гидроэлектростанции
• Атомные
• Альтернативная энергетика

36.

В структуре выработки электроэнергии
преобладают ТЭС. В мировом
производстве их доля составляет 64 %.

37.

Примерно 18 % мирового производства
электроэнергии обеспечивают
гидроэлектростанции (ГЭС). В некоторых
странах значительная часть электроэнергии
производится на ГЭС: в Гане – 99 %, в Бразилии
– 92 %, в Кении – 86 %, в Норвегии – 90 %.

38.

Третье место принадлежит атомным
электростанциям (АЭС), которые обеспечивают
18 % мировой выработки электроэнергии. Больше
всего электроэнергии на АЭС вырабатывают США,
Франция, Япония, ФРГ, а по доле АЭС в общей
выработке выделяются Франция – 75 %, Бельгия –
58 %, до недавнего времени – Литва.

39.

40. Домашнее задание

Эссе на тему:
«Возможность использования
альтернативной энергетики в
г.Санкт-Петербург»
(150 слов)

41. Задачи к контрольной работе

O
O
При увеличении напряжения на
конденсаторе колебательного контура на
41 В амплитуда силы тока увеличилась в
4 раза. Найти начальное напряжение
Начальный заряд, сообщенный
конденсатору колебательного контура,
уменьшили в 7 раз. Во сколько раз
изменилась амплитуда напряжения?

42. Задачи к контрольной работе

O
Заряд q на пластинах конденсатора
колебательного контура изменяется с
течением времени t в соответствии с
уравнением q = 10-3cos107πt. Записать
уравнение зависимости силы тока от
времени i = i(t). Найти период и частоту
колебаний в контуре