План-конспект урока по физике. Реактивное сопротивление в цепи переменного тока

Цель урока: сформировать у учащихся представление о существовании сопротивления только в цепи переменного тока – это емкостное и индуктивное сопротивления.

Ход урока

Проверка домашнего задания методом выполнения самостоятельной работы

Вариант -1

№1.В колебательном контуре напряжение изменяется по закону: U= 308 QUOTE (B). Определить: а) амплитуду напряжения; б) период, частоту и циклическую частоту переменного напряжения; в) действующее значение напряжения

№2. В электрическую цепь переменного тока включена электролитическая ванна с раствором медного купороса. Пойдет ли ток через такую цепь? Медь на электродах будет выделяться?

№3. Вращение проволочной рамки в магнитном поле увеличили в 2раза. Во сколько раз поменяется ЭДС индукции и частота переменного тока в рамке?

Вариант -2

№1. В колебательном контуре напряжение меняется по закону: U=60 QUOTE (B).

Определите: а) амплитуду напряжения; б) период, частоту и циклическую частоту переменного напряжения; в) действующее значение напряжения.

№2. Если электрическая цепь в каком – либо месте рассоединится, то ток сразу прекращается.

Но цепь не разомкнется, если в нее включить конденсатор. Почему?

№3. Рамка площадью 200см2вращается с частотой 10 Гц в однородном магнитном поле индукцией 0,1 Тл. Сколько витков имеет рамка, если амплитудное значение ЭДС равно 53 В?

Изучение нового материала

1. Конденсатор в цепи переменного тока

Постоянный ток не будет идти через цепь, содержащую конденсатор.

Демонстрация опыта; переменный ток в такой цепи существует.

На простых опытах доказываем, что при включении постоянного напряжения лампочка не светится. При включении переменного напряжения лампочка загорается.

Как же переменный ток может идти по цепи, если она разомкнута?

Дело в постоянной перезарядке конденсатора под действием переменного напряжения.

При перезарядке, ток текущий в цепи нагревает нить накала лампочки.

Пренебрегая сопротивлением, найдем закон изменения силы тока в цепи с емкостью.

U=q/C; QUOTE = Um QUOTE ; Заряд конденсатора меняется по гармоническому закону: q = C Um QUOTE

Производная заряда – сила тока: i = q′= – UmCω QUOTE = UmCω QUOTE QUOTE

Колебания силы тока опережают колебания напряжения на конденсаторе на π/2.

       

Когда конденсатор начинает заряжаться I=max, а U=0.

В момент когда U=max, I=0. Im= UmCω – амплитуда силы тока

QUOTE = Хс – емкостное сопротивление. I = U/XC – закон Ома для цепи с емкостным сопротивлением справедлив.

Вывод: емкостное сопротивление обратно пропорционально произведению частоты на емкость; колебания напряжения отстают от колебаний силы тока на π/2.

2. Катушка индуктивности в цепи переменного тока.

Демонстрация опыта из которого видно, что индуктивность влияет на силу

Переменного тока. Лампа от источника постоянного тока горит ярче, что говорит о том, что действующее значение силы переменного тока меньше силы постоянного тока. Объяснить этос точки зрения самоиндукции (вихревое электрическое поле тормозит движение электронов ).

Сравним напряженности вихревого и кулоновского полей: Е̄I = – Ēk.

Значит, удельная работа вихревого поля равна по величине и противоположна по знаку удельной работе кулоновского поля. ei =- u

Запишем закон по которому меняется сила тока: i= Im QUOTE /

ЭДС самоиндукции: еi= - L i′ = – LωIm QUOTE t. Так как u = – ei, то

U= LωIm QUOTE = LωIm QUOTE = Um QUOTE . Где Um = LωIm – амплитуда напряжения.

Значит, Колебания силы тока отстают от колебаний напряжения на π/2.

Амплитуда силы тока в катушке равна : Im= QUOTE

ωL = XL – индуктивное сопротивление I = U/XL – Закон Ома справедлив для индуктивного сопротивления в цепи с катушкой.

Вывод: индуктивное сопротивление равно произведению частоты на индуктивность; колебания напряжения опережают колебания силы тока на π/2.

Закрепление изученного материала.

1. Пренебрегая сопротивлением цепи, показать как связаны между собой действующие значени тока и напряжения на конденсаторе и на катушке.

2. Чему равна энергия в цепи, содержащий только катушку или только конденсатор, если пренебречь активным сопротивлением?

3. Выключатель и конденсатор похожи. Почему же выключатель надежно размыкает цепь, а конденсатор служит для других целей?

4. Объяснить почему напряжение и ЭДС самоиндукции имеют противоположные знаки на катушке?

Подведем итоги урока

Домашнее задание: §33, 34, №982.

1 star2 stars3 stars4 stars5 stars
plan-konspekt-uroka-po-fizike-tema-reaktivnoe-soprotivlenie-v-cepi-peremennogo-toka/