учитывая гармонический характер изменения этих величин.
Если в качестве решения взять выражение типа q = qm cos t , то, при подстановке этого решения в исходное уравнениe, получим q’’=-qmcos t=-q.
Поэтому, в качестве решения необходимо взять выражение вида
q=qmcosщot,
где qm – амплитуда колебаний заряда (модуль наибольшего значения колеблющейся величины),
щo = - циклическая или круговая частота. Её физический смысл –
число колебаний за один период, т. е. за 2р с.
Период электромагнитных колебаний – промежуток времени, в течение которого ток в колебательном контуре и напряжение на пластинах конденсатора совершает одно полное колебание. Для гармонических колебаний Т=2р с (наименьший период косинуса).
Частота колебаний – число колебаний в единицу времени – определяется так: н = .
Частоту свободных колебаний называют собственной частотой колебательной системы.
Так как щo= 2р н=2р/Т, то Т= .
Циклическую частоту мы определили как щo = , значит для периода можно записать
Т= =
- формула Томсона для периода электромагнитных колебаний.
Тогда выражение для собственной частоты колебаний примет вид
.
Нам осталось получить уравнения колебаний силы тока в цепи и напряжения на конденсаторе.
Так как , то при q = qm cos щo t получим U=Umcosщot. Значит, напряжение тоже меняется по гармоническому закону. Найдем теперь закон, по которому меняется сила тока в цепи.
По определению , но q=qmcosщt, поэтому
,
где р/2 – сдвиг фаз между силой тока и зарядом (напряжением). Итак, мы выяснили, что сила тока при электромагнитных колебаниях тоже меняется по гармоническому закону.
Мы рассматривали идеальный колебательный контур, в котором нет потерь энергии и свободные колебания могут продолжаться бесконечно долго за счет энергии, однажды полученной от внешнего источника. В реальном контуре часть энергии идет на нагревание соединительных проводов и нагревание катушки. Поэтому свободные колебания в колебательном контуре являются затухающими.
В данной работе была разработана методика изучения электроколебательных процессов с помощью компьютера. Подводя итог можно сделать ряд выводов.
1.В процессе изучения темы “Электромагнитные колебания” рассматриваются свободные электромагнитные колебания и автоколебания в колебательных контурах, а также вынужденные колебания в электрических цепях под действием синусоидальной ЭДС. Все эти вопросы имеют очень большое значение, так как на их основе затем изучаются электромагнитные волны с их научно-практическими приложениями.
При изложении данной темы в курсе физики средней школы учитель должен опираться на следующие основные положения:
использование аналогий механических и электромагнитных колебаний;
изучение и объяснение явлений и процессов на основе знаний об электрическом и магнитном полях и электромагнитной индукции, полученных в X классе;
широкое применение физического эксперимента.
2.Чтобы сделать средство обучения наглядным, необходимо выделить основные свойства изучаемого явления, т. е. превратить его в модель, правильно отразить в модели эти свойства и обеспечить доступность этой модели для учащихся. Особое внимание должно уделяться статическим и динамическим моделям. Динамическое компьютерное моделирование обладает большой достоверностью и убедительностью, прекрасно передает динамику различных физических процессов.
3.Разработанная нами методика изучения электроколебательных процессов с помощью компьютера позволяет: индивидуализировать учебный процесс по содержанию, объему и темпам усвоения учебного материала, активизировать учащихся при усвоении учебной информации, повысить эффективность использования учебного времени, изменить характер труда преподавателя.
Статьи по педагогике:
Формирование и контроль знаний младших школьников
на уроках физической культуры
В 2008-2009 учебном году на всех ступенях общего образования используется комплексная программа физического воспитания учащихся 1-11 классов. Основные содержательные линии программы физического воспитания реализуется в двух направления – развитие двигательных умений и навыков, развитие и совершенст ...
Разработка программы внеурочной деятельности по математике
Программа разработана для обеспечения развития познавательных и творческих способностей младших школьников, развитию логического мышления, подготовки их к участию в интеллектуальных играх. Название программы кружка - «Умный в квадрате». Срок реализации программы 1 год. Настоящая программа разработа ...
Особенности оценочной деятельности учителя в современной начальной школе
В настоящее время в школе доминирует традиционная методика обучения и оценивания. Термином «традиционная методика» обозначается методика, которая действует в массовой практике на протяжении ряда десятилетий. «Она сохраняется до сих пор, и после перехода на новые программы, но не в силу своих высоки ...