Еркін және еріксіз электромагниттік тербелістер. Механикалық және электромагниттік тербелістер арасындағы ұқсастық. Физика, 11 сынып, қосымша материал.

Еркін және еріксіз электромагниттік тербелістер. Механикалық және электромагниттік тербелістер арасындағы ұқсастық

Оқу мақсаттары: 11.4.2.3 - компьютерлік моделдеу арқылы заряд пен ток күшінің уақытқа тәуелді графиктерін зерттеу.

«Открытая физика» бағдарламасын қолдана отырып зертханалық жұмыстарды орындауға арналған негізгі ұсыныстар:

«Открытая физика» бағдарламасын ашуды орындау;

мазмұндағы «Электр және магнетизм» бөлімін таңдаңыз;

осы бөлімде «RLC тізбегіндегі еркін тербелістер» бөлімшесін таңдаңыз;

тербелмелі контурдағы модельдеу бойынша барлық тәжірибелерді ашылған терезеде жүргізу;

барлық эксперименттік параметрлер «Таңдау» режимінде орындалады (тек осы түймені басып, эксперименттерге қажетті L, C, R Qo параметрлерінің мәндерін қою керек, не сызғышты оның үстіндегі көрсеткішке қатысты жылжыту керек немесе сәйкес көрсеткілерді басу керек, немесе сызғыштағы жүгірткіні көрсеткішке қатысты жылжыту)

№ 4 тәжірибелік жұмыс.

«Тербелмелі контурдың әртүрлі параметрлері үшін электрлік тербелістер кезіндегі кернеудің және токтың, электрлік және магниттік энергияның уақытқа тәуелділігін модельдеу.»

1. Жүйенің бастапқы параметрлерін орнатыңыз

а) конденсатор заряды - 2,0 * 10^-6 Кл

б) конденсатордың сыйымдылығы 2 мкФ

в) катушкалардың индуктивтілігі - 8 мГ.

Электр тізбегінің циклдік жиілігін және тербеліс периодын анықтаңыз, оны модельде алынған мәнмен салыстырыңыз.

2. Заряд тербелісінің теңдеуін жазып, оның мәнін есептеңіз a) t = 0 мс, b) t = 1 мс кезінде

3. Тербеліс периоды 1мс-ке тең болатындай индуктивтілік пен сыйымдылықтың мәндерін таңдаңыз. Томсон формуласы бойынша алынған индуктивтілік пен сыйымдылықтың мәндерімен периодты есептеңіз және оны модельде алынған мәнмен салыстырыңыз.

4. Индуктивтілік пен сыйымдылықты екі есеге арттырыңыз және периодты есептеңіз, оны модельде алынған мәнмен салыстырыңыз.

5. Зарядтың өзгеруін және динамикасын бақылаңыз. Қандай фазада заряд максимум, ал ток мәні 0 болады?

Бұл сұраққа жауап бергенде, зарядқа арналған сызбаның көшірмесін қосқан жөн.

6. Кестеге сәйкес энергия қай уақытта шоғырланғанын анықтаңыз:

a) φ = 0 b) φ = P / 2 c) φ = P

7. Есепті шешіңіз:

Q₀ = 2.0 * 10^-2 Кл зарядпен зарядталған, сыйымдылығы C = 2,0 мкФ индуктивтілігі L = 8.0 * 10^-3 Гн катушкамен қосылған. Еркін тербеліс периодының ¼ кезеңінде тізбекте қандай ток өтеді?

Теориялық материал

Тербелмелі тізбектің параметрлерін тербеліс процесі өшпейтіндей етіп өзгертіңіз. Қай параметрді өзгерту керек?

жауап: R = 0 кедергісін орнатыңыз (1 суретті қараңыз)

1) Жүйенің бастапқы параметрлерін орнатыңыз:

а) конденсатор заряды - 2,0 * 10^-6 Кл

б) конденсатордың сыйымдылығы - 2 мкФ

в) катушка индуктивтілігі - 8 мГн

(1-суретті қараңыз)

Циклдік жиілікті анықтау керек (Калькулятор бағдарламасын қолданыңыз, Инженерный түріне ауыстырыңыз /меню Вид  Инженерный/)

Шешуі:

₀ =7905,69 рад/с

Формула бойынша есептеңіз: заряд:а) t=0 мс болғандаб) t=1 мс болғанда

Алынған процестің модельдік графигін пайдаланып, есептеудің дұрыстығын салыстырыңыз.

а) ₀t = 7,905,69 ^x 0 = 0 2,0_*10 ^–6 _* Cos 0 =2,0_*10 ^–6 _*1 = 2,0_*10 ^–6 Кл (2,0 мкКл)

б) ₀t = 7905,69 ^x 10^-3 = 7905,69 ^x 1000=7,905 2,0_*10 ^–6 _* Cos 7,905 -0,1 (сos есептеуде Radians түймешесін пайдаланыңыз)

Конденсатордың бастапқы 3 мкФ-қа тең сыйымдылығындағы зарядты анықтау үшін теңдеуді жазыңыз, индуктивтілік 5 мГн-ге тең, конденсатордың заряды 1,5 * 10^-6 Кл.

Жауап:

5 тармақта берілген тербелмелі контурдың параметрлерін орнатыңыз және t = 2 мс үшін зарядты табыңыз. Оны жоғарыда келтірілген теңдеудің есептелген шешімімен салыстырыңыз.

Жауап:

₀ =

₀ =8164,97 рад/сек

₀t = 7905,69 ^x 2 ^x 10^-3 = 8164,97 ^x 2 ^x 1000= 16329,93 _*10 ^–3 = 16,329 q = 1,5 ^x 10^{-6 x} Cos 16,329 -1,22 ^x 10^-6 Кл

(-0,81)

(2-суретті қараңыз)