asyan.org
добавить свой файл
1



Тема уроку. Активні й реактивні навантаження в колах змінного струму.

Ємнісний опір.

Мета уроку. З'ясувати вплив ємності на силу струму і напругу в колі змінного струму.

Довести на досліді, що конденсатор в колі змінного струму має ємнісний опір;

Встановити залежність ємнісного опору від частоти змінного струму і електроємності конденсатора.

Виробити вміння аналізувати результати досліду.

Розвивати вміння встановлювати причинно-наслідкові зв'язки, інтерес до предмета.

^ Тип уроку. Урок вивчення нового навчального матеріалу.

Обладнання. 1. Таблиці «Електричні кола змінного струму»; «Змінний струм»

2. Комп'ютерні програми: «Відкрита фізика», «Віртуальна лабораторія».

Структура інтерактивного уроку.

  1. Мотивація навчання.

  2. Представлення теми та очікуваних навчальних результатів.

  3. Вивчення нового матеріалу.

  1. Інтерактивна вправа - дослідження поведінки конденсатора в колі змінного струму (робота
    в парах у віртуальній лабораторії).

  1. Закріплення вивченого матеріалу.

  2. Підбиття підсумків, оцінювання результатів роботи.

І. Психологічна вправа «Бартер»:

Вчитель: …я на свої долоні кладу свою любов до вас, розуміння, терпіння.

Ви ж на свої покладіть знання, уважність.

А тепер давайте зробимо обмін: я легенько здуваю те, що лежить на моїх долонях, а ви здуваєте те , що на ваших долонях.

Ось ми й здійснили «бартер», а наскільки він успішний, побачимо в кінці уроку.


Пропоную учням вибрати самостійно форму звіту домашнього завдання.

(На столах знаходяться картки, учні самостійно вибирають картку - форму роботи по перевірці

домашнього завдання:

синя картка - роботи з тестами за комп'ютером,

жовта картка - розв'язування задач,

червона картка - робота над теоретичним матеріалом.

Запитання теоретичного блоку .Форма проведення ■ «Учень — учень»

  1. Що можна вважати коливальним контуром?

  2. Які фізичні величини є характеристиками коливального контуру?

  3. Чому вільні коливання в контурі затухають?

  4. Чому в коливальному контурі обкладки конденсатора не просто з'єднані провідником, а
    через котушку індуктивності?

  5. Чи завжди в електричних колах, що мають індуктивність і ємність, можуть спостерігатися
    електромагнітні коливання?

  6. Які струми називають змінними?

  7. Чому в рамці, яка з повною частотою обертається в однорідному магнітному полі, виника­ють вимушені електричні коливання? (Тому, що на електрони, які рухаються разом із про­відником рамки, діє сила з боку магнітного поля, що викликає переміщення електронів уз­довж провідника. Оскільки Ф, що пронизує рамку, періодично змінюється, то відповідно змінюється є та і.

  8. Чому коливання в обертовій рамці називають вимушеними? (Тому, що зовнішня періодич­на сила змушує рамку обертатися в однорідному магнітному полі).

  9. Що таке змінний струм? (Вимушені електромагнітні коливання).

  10. Чому змінний струм - це вимушені коливання? (Тому, що вони виникають у рамці, яка
    обертається в постійному магнітному полі під дією зовнішньої періодичної сили.)

  11. Чому опір R у колі змінного струму називають активним опором?

  12. Чому в колі з активним опором коливання сили струму за фазою збігаються з коливаннями
    напруги?

Задачі (жовті картки)

Картка №1. Заряд на обкладках конденсатора (С = 1 мкФ) коливального контуру змінюється за законом q q= 10 -4 cos 500t.

Записати:

1) рівняння залежності напруги на конденсаторах від часу (u=u(t)).

2) Рівняння залежності сили струму від часу і=і(t).

Дано: 1) q=qmax cos (t); q=10-4 cos 500t qmax= 10-4 Кл

С=1мкФ=10-6 Ф 2) оскільки u = q/c, то u = qmax/С  cos t , umax=102B

q=10-4 cos 500t u=102 cos 500t .

3) i=q= ( q=10-4 cos 500t ). = -10-4sin500t  500=

= -510-2 sin500t= 5102 cos (500t+ π /2)

u = u(t) , і = і(t).

Відповідь. , і = і(t) = 5102 cos (500t+ π /2) ; u=u(t) = 102 cos 500t/

Порівняйте фазу коливань та зробіть висновки.

^ Висновок: коливання сили струму відрізняються від коливань заряду за фазою на π /2.

Картка №2. Сила струму в коливальному контурі змінюється за законом i (t)=5 10 -2cos(500t+ π /2)

Знайти: амплітуду сили струму, частоту, період, фазу коливань.

Картка №3. В коливальному контурі максимальний електричний заряд конденсатора 10-6Кл, а макси­мальна сила струму 0,03А. Який період електромагнітних коливань у контурі?

/Біля дошки учень розв'язує задачу №1, робить висновки .

Задачу №2 і №3 учні розв’язують самостійно на аркушах.

ІІ. Представлення теми та очікуваних навчальних результатів.

1. Відкрити комп'ютерну програму « Відкрита фізика» - «Віртуальна лаборато­рія» - Розділ 2 .«Електромагнітні коливання» - тема « Вимушені коливання. Змінній струм» , модель 2.3.

/ робота в парах /

2.Дослідити вплив конденсатора на величину сили струму у колах постійного та змінного струмів.

Дослід №1.

Скласти електричне коло (схема №1) і дослідити поведінку сили струму в колі (за свіченням електролампи). 3робити висновок.

, ,





Схема №1


Схема №2

Дослід№2.

Скласти електричне коло (схема№2) і дослідити вплив конденсатора на силу струму за яскравістю свічення електричної лампи.

Зробити висновок.

( Учні працюють у віртуальній лабораторії за комп'ютерами, досліджують і ро­блять висновки.)

Висновок. В колі з конденсатором постійний струм неможливий.

Чому?

Пластинки конденсатора розділені діелектриком і коло розімкнуте.

Дослід №3. Скласти електричне коло за схемою 2. Дослідити як змінюється сила струму в колі при зміні ємності конденсатора, зробити висно­вки.

!!!Конденсатор має властивість змінювати силу струму в колі, отже він має опір.


ПІ. Вивчення нового матеріалу.

В колі з конденсатором виникають електромагнітні коливання (змінний струм), проходить пері­одична зарядка і розрядка конденсатора під дією змінної напруги. Конденсатор заряджаючись бе­ре енергію у джерела, а розряджаючись, віддає енергію джерелу.

Проходить обмін енергіями між джерелом і конденсатором. Ця енергія не витрачається на нагрі­вання провідників.

Навантаження , в якому енергія не перетворюється на інші види називають

реактивними

ємнісні індуктивні

Отже, конденсатор чинить змінному струмові опір, який дістав назву ємнісного опору - Хс.

Наша мета - одержати формулу для визначення ХС, встановити від яких величин залежить Хс.

Для вирішення цього завдання проаналізуємо результати досліду.

До якого часу заряджався конденсатор? (Доти, поки напруга на конденсаторі не стала рівною на­прузі джерела, т.б. u= Umax cosω t , q / C = Umax cos ω t

Як знайти силу струму? і = q'

і = q' = (C Umax cos ω t) ' =- ω C Umax sin ω t = ω C Umax cos (ω t + π/2).

Imax=?


Imax = Umax ω tC. Отже ω t C.= 1/Хс

^ Висновок: коливання сили струму випереджають за фазою коливання напруги на п/2.

Фізична причина: зарядження (розрядження) конденсатора.

Реактивний опір ємності: Хс= 1/ ω t С

Від чого залежить Хс і яка це залежність? /досліджуємо математично/

  1. Хс = 1/ ω tС; якщо C , то Хс

  2. Оскільки ω t= 2 π υ, то при υ , , Хс

Хс залежить від С та υ оберненопропорційно.

IV. Підведення підсумків уроку.

  1. Робота за комп'ютером.

Дайте відповіді на тестові завдання і зробіть самоперевірку.


  1. Розв'язати задачу.

Визначити період змінного струму, для якого конденсатор ємністю 2мкФ чинить опір 8Ом.

3. Інтерактивна вправа «Відкритий мікрофон».

Які висновки ми зробили на уроці? (учні роблять висновки)

1)3 досліду 1 - конденсатор розриває коло постійного струму.

2) 3 досліду 2 - конденсатор не розриває коло змінного струму, але чинить опір - ємнісний
опір.

3) 3 формули Хс= 1/ ωС - Хс обернено пропорційно залежить від С і υ).

4. Вправа «Результат бартеру».Учні по черзі роблять висновок проте, чого вони навчилися на уроці, якого результату досягли.
V. Домашнє завдання. Вивчити §26(1ч).

Розв'язати задачу №7 (ст.113)

Творче завдання: скласти кросворд