Сопротивление в цепи переменного тока - Электромагнитные колебания - Колебания и волны

Цель: рассмотреть цепь переменного тока с резистором, конденсатором и катушкой индуктивности.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Повторение изученного

- Какие колебания называются гармоническими?

- Что такое электромагнитные колебания?

- Какой ток называют переменным?

- Что такое фаза колебаний?

- Как находится средняя мощность переменного тока?

- Какие величины называются действующими значениями силы тока и направления?

- С какой частотой меняется переменное напряжение в сети с напряжением 220 В?

III. Проведение самостоятельной работы

I вариант

1. Какой ток называется переменным?

A. Ток, у которого периодически изменяется только числовое значение.

Б. Ток, у которого периодически изменяются величина и направление.

B. Ток, у которого изменяется только направление.

2. От каких величин зависит максимальная ЭДС генератора?

A. Только от числа оборотов в единицу времени.

Б. От числа витков обмотки, числа оборотов в единицу времени и величины площади витка магнитного поля.

B. Только от числа оборотов в единицу времени и числа витков обмотки.

3. От чего зависит частота генерируемого тока?

A. Только от числа оборотов в единицу времени.

Б. Только от числа пар магнитных полюсов.

B. От числа оборотов в единицу времени и пар магнитных полюсов.

4. Рамка вращается в магнитном поле, причем ε_m = 4 В. Какова ЭДС в рамке через 1 Т, если при t = 0 нормаль к плоскости рамки параллельна линиям индукции поля.

A. l = 0.

Б. l = 4 В.

B. l = -2В.

5. Изменение ЭДС в рамке, которая вращается в магнитном поле, задано уравнением:

A. ε_m = 10 В; v = 100/π Гц.

Б. ε_m = 10 В; v = 100 Гц.

B. ε_m = 10 В; v = 200 Гц.

6. Как изменится ЭДС генератора, если число оборотов ротора увеличить в 2 раза?

A. Увеличится в 4 раза.

Б. Уменьшится в 2 раза.

B. Увеличится в 2 раза.

Г. Не изменится.

Ответы: 1) Б; 2) Б; 3) В; 4) Б; 5) А; 6) В.)

II вариант

1. Какое явление было использовано при устройстве генератора переменного тока?

A. Вращение рамки в магнитном поле.

Б. Явление электромагнитной индукции.

B. Правило Ленца.

2. Изменение ЭДС в зависимости от времени для рамки, вращающейся в магнитном поле, задано уравнением ε = 200 cos 100 πt. Каковы значения амплитуды и циклической частоты вращения рамки?

A. ε_m = 200 В; ω = 100 Гц.

Б. ε_m = 200 В; ω = 200 Гц.

B. ε_m = 200 В; ω = 100л Гц.

3. Каково число витков в рамке площадью 1 м², вращающейся в однородном магнитном поле с частотой v = 0,5 Гц? Индукция магнитного поля равна 1 Тл. Магнитная ЭДС в рамке - 3,14 В.

A. 1 виток.

Б. 2 витка.

B. 4 витка.

4. Определить частоту тока по графику (см. рис. 25):

A. 5 Гц.

Б. 50 Гц.

B. 100 Гц.

5. Амплитудное значение ЭДС индукции во вращающейся рамке равно:

6. В больших промышленных генераторах ЭДС находится в:

A. Статоре.

Б. Роторе.

B. Роторе и статоре.

Ответы: 1) Б; 2) Б; 3) А; 4) А; 5) Б; 6) А.)

IV. Изучение нового материала

1. Соберем цепь (см. рис. 26):

Электрические устройства, преобразующие электрическую энергию во внутреннюю, называются активными сопротивлениями (провода, спирали нагревательных приборов, резисторы).

Колебания силы тока и напряжения на резисторе происходят в одной фазе.

2. Соберем цепь (см. рис. 27):

Разность фаз

где Х_с - сильное сопротивление.

3. Соберем цепь (см. рис. 28):

Пусть есть L, но R = 0.

X_L - индуктивное сопротивление.

V. Закрепление изученного материала

- Какие виды сопротивлений различаются в цепи переменного тока?

- Напишите уравнения изменения мгновенного значения напряжения и силы тока на активном сопротивлении. Начертите их графики.

- По какой формуле определяется емкостное сопротивление?

- Что нагревают индуктивным сопротивлением?

- Напишите формулу для индуктивного сопротивления.

- Какой сдвиг фаз между током и напряжением существует в цепи переменного тока, содержащей только катушку индуктивности? Только конденсатор?

VI. Решение задач

1. В цепь переменного тока с действующим значением напряжения 220 В включили активное сопротивление 50 Ом. Найдите действующее и амплитудное значение для силы тока. (Ответ: I = 4,4; I_m = 6,16 А.)

2. Каково индуктивное сопротивление проводника с индуктивностью 0,05 Гн в цепи переменного тока частотой 50 Гц? (Ответ: х_с ≈ 15,7 Ом.)

3. Определите период переменного тока, для которого конденсатор емкостью 2 нкФ представляет сопротивление 8 Ом. (Ответ: 10^-1 с.)

4. Конденсатор включен в цепь переменного тока стандартной частоты. Напряжение в сети 220 В. Сила тока в цепи 2,5 А. Какова емкость конденсатора? (Ответ: С = 36 мкФ.)

VII. Подведение итогов урока

Домашнее задание

п. 32,33, 34;

Р - 964; Р - 965.