Përkufizimi i rezonancës elektrike. Rezonanca e tensionit

Rezonanca është një nga më të zakonshmet në natyrë. Rezonanca mund të vërehet në sistemet mekanike, elektrike dhe madje edhe termike. Pa rezonancë, ne nuk do të kishim radio, televizion, muzikë dhe madje edhe lëkundje në terrenet e lojërave, për të mos përmendur më efektivet. sistemet diagnostike, përdoret në mjekësia moderne. Një nga më interesantet dhe specie të dobishme rezonancë në qark elektrikështë rezonanca e tensionit.

Elementet e një qarku rezonant

Fenomeni i rezonancës mund të ndodhë në një qark të ashtuquajtur RLC që përmban komponentët e mëposhtëm:

• R - rezistorë. Këto pajisje, të cilat i përkasin të ashtuquajturve elementë aktivë të qarkut elektrik, e shndërrojnë energjinë elektrike në energji termike. Me fjalë të tjera, ata heqin energjinë nga qarku dhe e shndërrojnë atë në nxehtësi.
• L - induktiviteti. Induktanca në qarqet elektrike është analoge me masën ose inercinë në sistemet mekanike. Ky komponent nuk është shumë i dukshëm në një qark elektrik derisa të përpiqeni të bëni ndonjë ndryshim në të. Në mekanikë, për shembull, një ndryshim i tillë është një ndryshim në shpejtësi. Në një qark elektrik - një ndryshim në rrymë. Nëse për ndonjë arsye ndodh, induktiviteti kundërshton këtë ndryshim në modalitetin e qarkut.
• C është përcaktimi për kondensatorët, të cilët janë pajisje që ruajnë energjinë elektrike në të njëjtën mënyrë që sustat ruajnë induktivitetin përqendrohet dhe ruan energjinë magnetike, ndërsa një kondensator përqendron ngarkesën dhe në këtë mënyrë ruan energjinë elektrike.

Koncepti i një qarku rezonant

Elementet kryesore të një qarku rezonant janë induktanca (L) dhe kapaciteti (C). Një rezistencë tenton të zbusë lëkundjet, kështu që heq energjinë nga qarku. Kur shqyrtojmë proceset që ndodhin në qarkun oscilues, ne e injorojmë përkohësisht atë, por duhet të kujtojmë se, si forca e fërkimit në sistemet mekanike rezistenca elektrike në qarqe nuk mund të eliminohet.

Rezonanca e tensionit dhe rezonanca e rrymës

Në varësi të mënyrës së lidhjes elementet kryesore qarku rezonant mund të jetë serial ose paralel. Kur një qark oscilues i serisë lidhet me një burim tensioni me një frekuencë sinjali që përkon me frekuencën e tij, në kushte të caktuara ndodh një rezonancë tensioni në të. Rezonanca në një qark elektrik me elementë reaktivë të lidhur paralelisht quhet rezonancë e rrymës.

Frekuenca natyrore e qarkut rezonant

Ne mund ta bëjmë sistemin të lëkundet në frekuencën e vet. Për ta bërë këtë, së pari duhet të ngarkoni kondensatorin, siç tregohet në foton e sipërme majtas. Kur kjo të bëhet, çelësi zhvendoset në pozicionin e treguar në të njëjtën figurë në të djathtë.

Në kohën "0" të gjitha energji elektrike ruhet në kondensator dhe rryma në qark e barabartë me zero(foto më poshtë). Vini re se pllaka e sipërme e kondensatorit është e ngarkuar pozitivisht dhe pllaka e poshtme është e ngarkuar negativisht. Ne nuk mund të shohim lëkundjet e elektroneve në një qark, por ne mund ta masim rrymën me një ampermetër dhe të përdorim një oshiloskop për të gjurmuar modelin e rrymës kundrejt kohës. Vini re se T në grafikun tonë është koha e nevojshme për të përfunduar një lëkundje, e cila në inxhinierinë elektrike quhet "periudha e lëkundjes".

Rryma rrjedh në drejtim të akrepave të orës (foto më poshtë). Energjia transferohet nga kondensatori në Në pamje të parë mund të duket e çuditshme që një induktancë përmban energji, por është e ngjashme me energjia kinetike të përfshira në masën lëvizëse.

Energjia kthehet përsëri në kondensator, por vini re se polariteti i kondensatorit tani është kthyer mbrapsht. Me fjalë të tjera, pllaka e poshtme tani ka ngarkesë pozitive, dhe pllaka e sipërme është ngarkesë negative(foto më poshtë).

Tani sistemi është përmbysur plotësisht dhe energjia fillon të rrjedhë nga kondensatori përsëri në induktancë (figura më poshtë). Si rezultat, energjia kthehet plotësisht në pikën e saj fillestare dhe është gati për të filluar përsëri ciklin.

Frekuenca e lëkundjes mund të përafrohet si më poshtë:

• F = 1/2π(LC) 0,5,

ku: F - frekuenca, L - induktiviteti, C - kapaciteti.

Procesi i diskutuar në këtë shembull pasqyron thelbi fizik rezonanca e tensionit.

Studimi i rezonancës së stresit

Në qarqet reale LC ka gjithmonë një rezistencë të vogël, e cila zvogëlon rritjen e amplitudës së rrymës me çdo cikël. Pas disa cikleve, rryma zvogëlohet në zero. Ky efekt quhet "shuarje e valës sinus". Shpejtësia me të cilën rryma zbret në zero varet nga vlera e rezistencës në qark. Sidoqoftë, rezistenca nuk ndryshon frekuencën e lëkundjes së qarkut rezonant. Nëse rezistenca është mjaft e lartë, lëkundjet sinusoidale në qark nuk do të ndodhin fare.

Natyrisht, aty ku ka një frekuencë natyrore lëkundjesh, ekziston mundësia e ngacmimit të një procesi rezonant. Ne e bëjmë këtë duke përfshirë një furnizim me energji elektrike (AC) në qarkun e serisë, siç tregohet në figurën në të majtë. Termi "ndryshueshme" do të thotë që tensioni i daljes së burimit luhatet në një frekuencë të caktuar. Nëse frekuenca e furnizimit me energji elektrike përkon me frekuencën natyrore të qarkut, ndodh rezonanca e tensionit.

Kushtet e shfaqjes

Tani do të shqyrtojmë kushtet për shfaqjen e rezonancës së tensionit. Siç tregohet në foton e fundit, ne e kemi kthyer rezistencën në qark. Në mungesë të një rezistori në qark, rryma në qarkun rezonant do të rritet në njëfarë vlera maksimale, i përcaktuar nga parametrat e elementeve të qarkut dhe fuqia e burimit të energjisë. Rritja e rezistencës së rezistencës në qarkun rezonant rrit tendencën që rryma të dobësohet në qark, por nuk ndikon në frekuencën dridhje rezonante. Si rregull, mënyra e rezonancës së tensionit nuk ndodh nëse rezistenca e qarkut të rezonancës plotëson kushtin R = 2(L/C) 0.5.

Përdorimi i rezonancës së tensionit për të transmetuar një sinjal radio

Fenomeni i rezonancës së stresit nuk është vetëm një fenomen fizik shumë interesant. Ai luan një rol të jashtëzakonshëm në teknologjinë e komunikimit pa tel - radio, televizion, telefoni celulare. Transmetuesit e përdorur për transmetimin pa tel të informacionit përmbajnë domosdoshmërisht qarqe të krijuara për të rezonuar në një frekuencë specifike për secilën pajisje, të quajtur frekuenca bartëse. Me ndihmën e një antene transmetuese të lidhur me transmetuesin, ai lëshon në një frekuencë bartëse.

Një antenë në skajin tjetër të rrugës së transmetimit-marrjes merr këtë sinjal dhe e furnizon atë në një qark marrës të krijuar për të rezonuar në frekuencën e bartësit. Natyrisht, antena merr shumë sinjale në frekuenca të ndryshme, për të mos përmendur zhurmën e sfondit. Për shkak të pranisë në hyrje të një pajisjeje marrëse të akorduar me frekuencën bartëse të qarkut rezonant, marrësi zgjedh të vetmen frekuencë të saktë, duke eliminuar të gjitha ato të panevojshme.

Pas zbulimit të një sinjali radio të moduluar me amplitudë (AM), sinjali me frekuencë të ulët (LF) i nxjerrë prej tij përforcohet dhe futet në një pajisje riprodhuese të zërit. Kjo forma më e thjeshtë Transmetimet e radios janë shumë të ndjeshme ndaj zhurmës dhe ndërhyrjeve.

Për të përmirësuar cilësinë e informacionit të marrë, të tjera, më të avancuara mënyra perfekte transmetimi i sinjalit të radios, të cilat bazohen gjithashtu në përdorimin e sistemeve rezonante të akorduara.

Ose radio FM zgjidh shumë nga problemet e transmetimit të radios të moduluar me amplitudë, por me koston e rritjes së konsiderueshme të kompleksitetit të sistemit të transmetimit. Në radion FM, tingujt e sistemit në shtegun elektronik konvertohen në ndryshime të vogla frekuenca e bartësit. Pajisja që kryen këtë konvertim quhet "modulator" dhe përdoret me transmetuesin.

Prandaj, marrësi duhet t'i shtohet një demodulator për të kthyer sinjalin përsëri në një formë që mund të riprodhohet përmes një altoparlanti.

Përdorime të tjera të rezonancës së tensionit

Rezonanca e tensionit si një parim themelor është përfshirë gjithashtu në projektimin e qarkut të filtrave të shumtë, të përdorur gjerësisht në inxhinierinë elektrike për të eliminuar sinjalet e dëmshme dhe të panevojshme, për të zbutur valëzimet dhe për të gjeneruar sinjale sinusoidale.

Më e thjeshta dhe më e gjera aplikimet teknike gjeti rezonancë në elektricitet. Ka mjaft pajisje nga të cilat montohen qarqet elektrike. Ata shpesh quhen elementë të qarkut pasiv dhe vijnë në tre lloje, megjithëse secili element i një lloji ka gjithmonë një element të vogël të llojeve të tjera të përziera. Para se t'i përshkruajmë këto elemente në detaje, le të vërejmë se ideja jonë për një oshilator mekanik si një masë e pezulluar nga fundi i një sustë është vetëm një përafrim. Jo e gjithë masa e sistemit është e përqendruar në "masë": susta gjithashtu ka një masë, susta është gjithashtu inerciale. Po kështu, një "burrë" nuk përbëhet vetëm nga një burim, masa është gjithashtu pak elastike dhe jo plotësisht e fortë, siç mund të duket. Duke kërcyer lart e poshtë, përkulet pak nën shtytjen e sustës. E njëjta gjë është e vërtetë me energjinë elektrike. Rregullimi i të gjitha objekteve në "elemente zinxhir" me karakteristika të pastra, ideale është i mundur vetëm përafërsisht. Meqenëse nuk kemi kohë për të diskutuar kufijtë e përafrimeve të tilla, thjesht do të supozojmë se ato janë të pranueshme.

Pra, për tre elementët e zinxhirit. E para quhet kapacitet (Fig. 23.4); Një shembull i një kontejneri do të ishin dy pllaka metalike të ndara shtresë e hollë dielektrike. Nëse pllakat janë të ngarkuara, lind një ndryshim potencial midis tyre. I njëjti ndryshim potencial do të jetë midis pikave A dhe B, sepse me çdo ndryshim potencial shtesë përgjatë telave lidhës, ngarkesat do të rrjedhin poshtë telave. Kështu, një diferencë e dhënë potenciale V midis pllakave korrespondon me ngarkesa të caktuara +q dhe -q në secilën pllakë. Ekziston një fushë e caktuar elektrike midis pllakave; kemi nxjerrë edhe jashtë formula përkatëse për të (shih kapitujt 13 dhe 14)

ku d është distanca midis pllakave, A është sipërfaqja e pllakave. Vini re se diferenca e potencialit varet në mënyrë lineare nga ngarkesa. Nëse kapaciteti nuk është ndërtuar nga pllaka paralele, por elektrodave individuale u jepet një formë tjetër, diferenca potenciale do të jetë ende proporcionale me ngarkesën, por konstanta e proporcionalitetit nuk do të jetë aq e lehtë për t'u llogaritur. Megjithatë, duhet të dini vetëm një gjë: diferenca potenciale ndërmjet skajeve të kontejnerit është proporcionale me ngarkesën V=q/C; faktori i proporcionalitetit është 1/C (C është kapaciteti i objektit).

Elementi i dytë i qarkut quhet rezistencë; ky element i reziston rrymës elektrike që kalon nëpër të. Rezulton se të gjithë telat metalikë, si dhe shumë materiale të tjera, i rezistojnë rrymës në të njëjtën mënyrë; nëse një ndryshim potencial zbatohet në skajet e një pjese të materialit të tillë, atëherë rryma elektrike në copën I=dq/dt do të jetë proporcionale me diferencën e aplikuar të potencialit.

Koeficienti i proporcionalitetit quhet rezistenca R. Ju ndoshta e dini tashmë marrëdhënien midis ndryshimit aktual dhe potencial. Ky është ligji i Ohm-it.

Nëse mendoni për një ngarkesë të përqendruar në një kapacitet si diçka analoge me një zhvendosje sistemi mekanik x, atëherë rryma elektrike dq/dt është e ngjashme me shpejtësinë, rezistenca R është e ngjashme me koeficientin e rezistencës c dhe 1/C është e ngjashme me konstantën elastike të sustës k. Gjëja më interesante për të gjithë këtë është se ekziston një element qarkor analog me masën! Kjo është një spirale që gjeneron një fushë magnetike brenda vetes kur një rrymë kalon nëpër të. Ndryshimi fushë magnetike gjeneron në skajet e spirales një diferencë potenciale proporcionale me dI/dt. (Kjo veti e spiralës përdoret në transformatorë.) Fusha magnetike është proporcionale me rrymën dhe diferenca e potencialit të induktuar (siç quhet) është proporcionale me shpejtësinë e ndryshimit të rrymës.

Koeficienti L është koeficienti i vetë-induksionit; është analog elektrik i masës.

Supozoni se ne montojmë një qark prej tre elementësh të lidhur në seri (Fig. 23.5); diferenca potenciale e aplikuar midis pikave 1 dhe 2 do të bëjë që ngarkesat të lëvizin përgjatë qarkut, atëherë një ndryshim potencial lind gjithashtu në skajet e secilit element të qarkut: në skajet e induktivitetit V L = L(d 2 q/dt 2), në rezistencën V R = R(dq/dt) , dhe në kapacitetin Vc = q/C. Shuma e këtyre tensioneve na jep tensionin total V:

Ne shohim se ky ekuacion është saktësisht i njëjtë me ekuacioni mekanik(23.6); Ne do ta zgjidhim atë në të njëjtën mënyrë. Le të supozojmë se V(t) lëkundet; Për ta bërë këtë, duhet të lidhni qarkun me një gjenerator të lëkundjeve sinusoidale. Atëherë mund të paraqesim V(t) si një numër kompleks V, duke kujtuar se për të përcaktuar tensionin real V(t) ky numër duhet gjithashtu të shumëzohet me exp(iωt) dhe të marrë pjesën reale. Ne mund t'i qasemi ngarkesës q në mënyrë të ngjashme, dhe për këtë arsye do të shkruajmë një ekuacion që përsëritet saktësisht (23.8): derivati ​​i dytë i q është (iω) 2 q, dhe i pari është (iω)q. Ekuacioni (23.17) do të bëhet

ku ω 2 0 = 1/LC, dhe γ=R/L. Ne morëm të njëjtin emërues si në problemin mekanik, me të gjitha vetitë e tij rezonante! Në tabelë 23.1 ofron një listë të analogjive midis sasive elektrike dhe mekanike.

Një shënim tjetër thjesht teknik. Librat mbi energjinë elektrike përdorin simbole të ndryshme. (Shumë shpesh, librat për të njëjtën temë, të shkruar nga njerëz të specialiteteve të ndryshme, përdorin shënime të ndryshme.) Së pari, shkronja j përdoret për të treguar √-1, jo i (i duhet të tregojë aktual!). Së dyti, inxhinierët preferojnë marrëdhënien midis V dhe I sesa midis V dhe q. Ata janë mësuar më shumë në këtë mënyrë. Meqenëse I=dq/dt=iωq, atëherë në vend të q mund të zëvendësojmë I/iω, dhe më pas

Mund ta ndryshoni pak origjinalin ekuacioni diferencial(23.17) për ta bërë atë të duket më e njohur. Në libra shpesh hasim këtë raport:

Në çdo rast, gjejmë se marrëdhënia (23.19) midis tensionit V dhe rrymës I është e njëjtë me atë (23.18), dhe ndryshon vetëm në atë që kjo e fundit është e pjestueshme me ico. Numri kompleks R+iωL+1/iωC shpesh quhet nga inxhinierët elektrikë emër i veçantë: impedanca komplekse Z. Hyrje letër e re ju lejon të shkruani thjesht marrëdhënien midis rrymës dhe rezistencës në formën V=ZI. Ky predikim i inxhinierëve shpjegohet me faktin se në rininë e tyre ata studionin vetëm qarqe DC dhe njihte vetëm rezistencën dhe ligjin e Ohmit: V=RI. Tani ata janë më të arsimuar dhe tashmë kanë zinxhirë AC, por ata duan që ekuacionet të jenë të njëjta. Pra, ata shkruajnë V=ZI, dhe ndryshimi i vetëm është se tani rezistenca zëvendësohet nga një gjë më komplekse: numër kompleks. Ata këmbëngulin se nuk mund të përdorin emërtimin e pranuar ndërkombëtarisht për njësi imagjinare dhe shkruani j; është vërtet befasuese që ata nuk kërkojnë që në vend të shkronjës Z të shkruajnë shkronjën R (Bisedimet për densitetin e rrymës u japin shumë emocione; ata gjithashtu e tregojnë atë me shkronjën j. Kompleksitetet e shkencës lidhen kryesisht me vështirësi në shënimet, njësitë dhe shpikjet e tjera të njeriut, për të cilat vetë natyra nuk ka asnjë ide.)

Shpesh dëgjojmë fjalën rezonancë: “rezonancë publike”, “ngjarje që shkaktoi rezonancë”, “frekuencë rezonante”. Fraza mjaft të njohura dhe të zakonshme. Por a mund të thoni saktësisht se çfarë është rezonanca?

Nëse përgjigja u hodh nga ju, ne jemi vërtet krenarë për ju! Epo, nëse tema "rezonanca në fizikë" ngre pyetje, atëherë ju këshillojmë të lexoni artikullin tonë, ku do të flasim në detaje, qartë dhe shkurtimisht për një fenomen të tillë si rezonanca.

Para se të flisni për rezonancën, duhet të kuptoni se cilat janë lëkundjet dhe frekuenca e tyre.

Lëkundjet dhe frekuenca

Lëkundjet janë një proces i ndryshimit të gjendjeve të një sistemi, i përsëritur me kalimin e kohës dhe ndodh rreth një pike ekuilibri.

Shembulli më i thjeshtë i lëkundjes është kalërimi në një lëkundje. Ne e paraqesim atë për një arsye, ky shembull do të jetë i dobishëm për ne për të kuptuar thelbin e fenomenit të rezonancës në të ardhmen.

Rezonanca mund të ndodhë vetëm aty ku ka dridhje. Dhe nuk ka rëndësi se çfarë lloj luhatjesh janë - luhatje tensionit elektrik, dridhjet e zërit, ose thjesht dridhje mekanike.

Në figurën e mëposhtme përshkruajmë se cilat mund të jenë luhatjet.

Meqë ra fjala! Për lexuesit tanë tani ka një zbritje prej 10%.

Lëkundjet karakterizohen nga amplituda dhe frekuenca. Për lëkundjet e përmendura më lart, amplituda e lëkundjeve është lartësia maksimale, në të cilën lëkundet ngrihet. Ne gjithashtu mund të lëkundim lëkundjen ngadalë ose shpejt. Në varësi të kësaj, frekuenca e lëkundjeve do të ndryshojë.

Frekuenca e lëkundjeve (e matur në Hertz) është numri i lëkundjeve për njësi të kohës. 1 Herc është një lëkundje për sekondë.

Kur lëkundim një lëkundje, duke tundur periodikisht sistemin me një forcë të caktuar (në në këtë rast një lëkundje është një sistem oscilues), ai kryen lëkundje të detyruara. Një rritje e amplitudës së lëkundjeve mund të arrihet nëse ky sistem ndikohet në një mënyrë të caktuar.

Duke e shtyrë lëkundjen në një moment të caktuar dhe me një frekuencë të caktuar, ju mund ta tundni atë mjaft fuqishëm, duke përdorur shumë pak përpjekje. vibrimet rriten.

Thelbi i fenomenit të rezonancës

Rezonanca në fizikë është një përgjigje selektive e frekuencës sistemi oscilues ndaj ndikimit periodik të jashtëm, i cili manifestohet në një rritje të mprehtë të amplitudës së lëkundjeve të palëvizshme kur frekuenca përkon ndikimi i jashtëm me vlera të caktuara karakteristike për një sistem të caktuar.

Thelbi i fenomenit të rezonancës në fizikë është se amplituda e dridhjeve rritet ndjeshëm kur frekuenca e ndikimit në sistem përkon me frekuencën natyrore të sistemit.

Janë të njohura raste kur ura përgjatë së cilës po marshonin ushtarët rezononte me hapin e marshimit, u lëkund dhe u shemb. Meqë ra fjala, kjo është arsyeja pse tani, kur kalojnë urën, ushtarët supozohet të ecin me ritëm të lirë, dhe jo në hap.

Shembuj të rezonancës

Fenomeni i rezonancës vërehet në një sërë proceset fizike. Për shembull, rezonancë e zërit. Le të marrim një kitarë. Tingulli i telave të kitarës do të jetë i qetë dhe pothuajse i padëgjueshëm. Sidoqoftë, ekziston një arsye që vargjet janë instaluar mbi trup - rezonatori. Pasi futet në trup, tingulli nga dridhjet e telit intensifikohet dhe ai që mban kitarën mund të ndjejë se si ajo fillon të "dridhet" paksa dhe të dridhet nga goditjet në tela. Me fjalë të tjera, rezononi.

Një shembull tjetër i vëzhgimit të rezonancës që hasim janë rrathët mbi ujë. Nëse hidhni dy gurë në ujë, valët që kalojnë prej tyre do të takohen dhe do të shtohen.

Veprimi i një furrë me mikrovalë bazohet gjithashtu në rezonancë. Në këtë rast, rezonanca ndodh në molekulat e ujit që thithin rrezatimin e mikrovalës (2.450 GHz). Si rezultat, molekulat rezonojnë, dridhen më fort dhe temperatura e ushqimit rritet.

Rezonanca mund të jetë edhe e dobishme edhe e dëmshme. Dhe leximi i artikullit, si dhe ndihma e shërbimit tonë studentor në situata të vështira arsimore, do t'ju sjellë vetëm përfitim. Nëse gjatë kursit ju duhet të kuptoni fizikën rezonancë magnetike, mund të kontaktoni me siguri kompaninë tonë për ndihmë të shpejtë dhe të kualifikuar.

Më në fund, ju sugjerojmë të shikoni një video me temën "rezonanca" dhe të siguroheni që shkenca mund të jetë emocionuese dhe interesante. Shërbimi ynë do të ndihmojë me çdo punë: nga lëndët në fizikën e lëkundjeve ose një ese mbi letërsinë.

Lloji i mësimit: mësim mbi mësimin e materialit të ri dhe konsolidimin fillestar.

Demonstrimet: fenomeni i rezonancës elektrike.

Mbështetje edukative dhe metodologjike: prezantime video të materialit edukativ Nr., .

Mjetet teknike trajnimi:

• gjenerator funksioni FG-100;
• oshiloskop S1-83;
• paraqitja e qarkut oscilues;
• kompjuter;
• projektor multimedial;
• ekran.

PËRPARIMI I ORËS MËSIMORE

I. Hyrje: krijimi i motivimit.

“Mbyllni sytë, lironi veshët, tendosni dëgjimin dhe nga fryma më e butë deri te zhurma më e egër, nga tingulli më i thjeshtë në harmoninë më të lartë, nga klithma më e fuqishme pasionante deri tek ajo më fjalë të buta arsyeja - e gjithë kjo është e folura e natyrës, e cila zbulon qenien e saj, fuqinë e saj, jetën e saj...

Ajo jep një spektakël të mrekullueshëm; a e sheh ajo vetë, nuk e dimë, por ajo na jep, dhe ne pa u vënë re, shikojmë nga këndi... Ajo u shfaqet të gjithëve në mënyrë të veçantë. Ajo fshihet nën një mijë emra dhe tituj, dhe është ende e njëjtë. Ajo më solli në jetë dhe do të më marrë. Unë i besoj asaj. Lëreni të bëjë çfarë të dojë me mua…” Johann Wolfgang Goethe

Fizika është shkenca e natyrës, e cila ka hequr vellon dhe ka zbuluar më shumë mistere të universit se çdo shkencë tjetër. Ne jemi fëmijë të natyrës dhe duhet të jemi në gjendje të flasim me të, ta kuptojmë dhe të kujdesemi për të.

Për më tepër, ne duhet jo vetëm të përdorim gjithçka që na jep natyra, ta admirojmë atë, por të përpiqemi ta kuptojmë dhe të shohim se çfarë fshihet nga ne pas imazhe të jashtme dukuritë. Dhe kjo është e mundur vetëm me ndihmën e një shkence të mrekullueshme - fizikës.

Vetëm fizika na lejon të vërejmë se në “dukuri natyrore ka forma dhe ritme që janë të paarritshme për syrin e soditësit, por të hapura për syrin e analistit. Këto forma dhe ritme i quajmë ligje fizike” (R. Feynman).

II. Përsëritja e materialit të studiuar më parë.

Në mësimet e kaluara, ne studiuam në detaje proceset që ndodhin në një seksion të një qarku me një nga rezistencat e mundshme.

Sot në klasë duhet të studiojmë tiparet kryesore të rrymës elektrike alternative në një seksion real të qarkut dhe të zbulojmë ent fizik proceset që ndodhin gjatë rezonancës elektrike.

Pra, le të kujtojmë.

Sondazh frontal

1. Si quhen lëkundjet elektromagnetike?
2. E cila dridhjet elektromagnetike quhet i detyruar?
3. Jepni përkufizimin e rrymës elektrike alternative.
4. Çfarë është një qark AC me rezistencë aktive?
5. Emërtoni tiparet kryesore të rrymës elektrike alternative në një seksion të një qarku me rezistencë aktive.
6. Përcaktoni vlerën efektive të rrymës alternative.
7. Çfarë është një qark AC me kapacitet?
8. Sipas çfarë ligjesh ndryshojnë vlerat e menjëhershme të tensionit dhe rrymës në një qark të tillë dhe cila është zhvendosja fazore midis tyre?
9. Nga cilat sasi varet reaktansa kapacitive?
10. Si shkruhet ligji i Ohmit për amplituda dhe vlerat efektive të rrymës dhe tensionit?
11. Çfarë është një qark AC me reaktancë induktive?
12. Emërtoni tiparet kryesore të rrymës elektrike alternative në një seksion të një qarku me kapacitet.

Jeni të ftuar të rikujtoni edhe një herë materialin e studiuar më parë dhe të shikoni video prezantimin e tij.

III. Mësimi i materialit të ri.

Në fletoret e punës shënojmë datën, llojin e punës, temën e mësimit dhe çështjet e diskutuara.

Çështjet e mbuluara:

• Ligji i Ohmit për një qark elektrik me rrymë alternative.
• Rezonanca në një qark AC.
• Zbatimi dhe shqyrtimi i rezonancës në teknologji.

Në fakt, seksioni i qarkut përmes të cilit rrjedh rryma elektrike alternative ka vetitë e rezistencës aktive, kapacitore dhe induktive, megjithëse në shkallë të ndryshme. Në disa raste, një ose një tjetër rezistencë mund të neglizhohet, në varësi të problemit që zgjidhet.

Le të shqyrtojmë proceset që ndodhin në një seksion real të qarkut, i cili është një lidhje serike e një rezistence, kondensatori dhe induktori.

<Рисунок 1>

Marrëdhëniet ndërmjet sasive fizike sepse një seksion i tillë është shumë më i ndërlikuar, kështu që le të kthehemi te rezultatet kryesore.

Le të përshkruajmë kalimin e rrymës elektrike alternative përmes një seksioni të tillë të qarkut.

Tensioni i furnizuar nga gjeneratori i jashtëm në çdo kohë është i barabartë me shumën e rënieve të tensionit në seksione të ndryshme të qarkut:

Lëreni tensionin në qark të ndryshojë sipas ligjit harmonik:

Meqenëse voltazhi në secilin seksion është i ndryshëm, atëherë në seksione të ndryshme të qarkut ka një zhvendosje fazore midis luhatjeve të rrymës dhe tensionit. Prandaj, forca aktuale në qark do të ndryshojë sipas ligjit:

Amplituda e tensionit të aplikuar përcaktohet nga diagrami vektorial pasi shuma gjeometrike e amplitudave të tensionit bie në rezistencën aktive, induktorin dhe kondensatorin.

Rezistenca totale elektrike e qarkut ndaj rrymës alternative:

Madhësia

thirrur reaktancë ose reaktancë.

Ligji i Ohmit për një qark të rrymës alternative do të shkruhet si:

Formulimi i ligjit të Ohm-it për një qark të rrymës alternative:

Amplituda e rrymës alternative është drejtpërdrejt proporcionale me amplituda e tensionit dhe anasjelltas proporcionale me rezistencën e plotë të qarkut.

Ligji i Ohmit për vlerat efektive të rrymës dhe tensionit:

Zhvendosja e fazës midis luhatjeve të rrymës dhe tensionit mund të përcaktohet nga një diagram vektorial:

Fenomene të reja fizike ndodhin në një seksion real të qarkut. Një nga më të rëndësishmet është rezonancë elektrike.

Fenomeni rezonancë elektrike u përshkrua për herë të parë nga fizikani i shquar anglez James Clerk Maxwell në 1868.

Nga formula (7) rrjedh gjendja në të cilën ndodh rezonanca elektrike: forca e rrymës është maksimale në vlerë minimale rezistenca totale e qarkut, d.m.th. Kur:

Në këtë rast:

• qarku ka vetëm rezistencë aktive;
• (U L) res. = (U C) res.
(në vlerë absolute), por e kundërta në fazë.

Nga (10) rrjedh se rezonanca elektrike ndodh kur frekuenca e tensionit drejtues është e barabartë me frekuencën natyrore të qarkut elektrik:

Amplituda e lëkundjeve në gjendje të qëndrueshme të forcës së rrymës në rezonancë përcaktohet nga:

Me rezonancë elektrike, qarku në fakt ka vetëm rezistencë aktive, d.m.th. nuk ka zhvendosje fazore midis rrymës dhe tensionit, megjithëse ka këtë zhvendosje fazore para dhe pas rezonancës.

Le të analizojmë formulën (12):

<Рисунок 3>

Kështu: rezonanca në një qark elektrik të rrymës alternative është një fenomen i një rritje të mprehtë të amplitudës lëkundjet e detyruara forca e rrymës në qarkun oscilues kur frekuenca e tensionit të jashtëm alternativ përkon me frekuencën e lirë lëkundjet e vazhdueshme në qark.

Le të shohim se si në praktikë mund të marrim fenomenin e rezonancës së tensionit në një qark elektrik të rrymës alternative kur elementët e tij janë të lidhur në seri.

Eksperiment demonstrues.

Nga gjeneratori funksional, ne furnizojmë një tension të alternuar sinusoidal, frekuenca e të cilit mund të ndryshohet, në hyrjen e një qarku të vërtetë oscilues. Ne lidhim një oshiloskop në daljen e qarkut oscilues, i cili konverton sinjalin elektrik në imazh i dukshëm. Si do të reagojë ai? qark oscilues për të ndryshuar frekuencën e sinjalit të detyruar?

Ne e ndryshojmë frekuencën e sinjalit të hyrjes drejt rritjes. Vëzhgojmë: një rritje të amplitudës së lëkundjeve të sinjalit të daljes në ekranin e oshiloskopit.

Me një rritje të mëtejshme të frekuencës së sinjalit të hyrjes, vërehet një rënie në amplituda e sinjalit të daljes. Momenti kur amplituda e lëkundjeve të sinjalit të daljes ishte maksimale korrespondon me fenomenin e rezonancës së tensionit elektrik.

Le të studiojmë në praktikë se si qarku oscilues reagon ndaj ndryshimeve në kapacitetin e kondensatorit dhe induktivitetin e spirales, d.m.th. si ndryshon frekuenca rezonante.

Le të rrisim kapacitetin e kondensatorit.

Le të rrisim induktivitetin e spirales. Vëzhgojmë: frekuenca rezonante është ulur.

Le të konfirmojmë në praktikë se: (U L) res. = (U C) res.

Për ta bërë këtë, mjafton të krahasoni amplitudat e sinjalit dalës të marrë nga kondensatori dhe induktori.

Fenomeni i rezonancës elektrike përdoret gjerësisht në komunikimet radio në qarqet për akordimin e marrësve të radios (për të izoluar një sinjal të frekuencës së kërkuar), amplifikatorët dhe gjeneratorët e lëkundjeve me frekuencë të lartë. Funksionimi i shumë instrumenteve matëse bazohet në fenomenin e rezonancës. Për shembull, një matës valësh rezonant përdoret për të matur frekuencën dhe është një pjesë thelbësore e gjeneratorëve standardë të sinjalit.

Duhet mbajtur mend se dukuria e rezonancës elektrike duhet të merret parasysh gjatë llogaritjes së izolimit të qarqeve elektrike.

Efektet e dëmshme të rezonancës ndodhin kur ndodhin rryma ose tensione tepër të larta në një qark që nuk është krijuar për të funksionuar në kushte rezonance.

Rritjet e mprehta të rrymës mund të çojnë në ndërprerje të izolimit të kthesave të induktorit, dhe tensionet e larta mund të çojnë në prishje të kondensatorëve.

IV. Konsolidimi i materialit të studiuar.

Pyetje për konsolidim

1. Çfarë u mësua sot në klasë?
2. Si do ta formulonit temën e mësimit të sotëm?
3. Cilat koncepte të reja u prezantuan në mësim?
4. Cili është seksioni aktual i qarkut?
5. Cilat formula dhe ligje të reja keni studiuar?
6. Me çfarë të re fenomen fizik Jeni takuar?
7. Përcaktoni rezonancën elektrike.

Ne paraqesim në vëmendjen tuaj tiparet kryesore të rrymës elektrike alternative në një qark elektrik të serisë. Le të shohim ekranin.

V. Përmbledhja e mësimit.

Ne po mbarojmë mësimin tonë. Le të gjurmojmë logjikën e studimit tonë të materialit edukativ.

Ku e nisëm?

1. Materiali i studiuar më parë u përsërit.
2. Theksoi kryesoren parimet teorike temë e re.
3. Këto dispozita u konfirmuan nga një eksperiment demonstrues.
4. Gjetur aplikim praktik dukuritë e rezonancës elektrike.
5. Sistematizuan dhe konsoliduan njohuritë e marra.

Reflektimi
(Kartat me pyetje janë në tavolinën e secilit student.)

1. Çfarë gjërash interesante kujtuat gjatë mësimit?
2. Çfarë ju duk e dobishme?
3. Cila ishte sfida më e madhe?
4. Si i vlerësoni njohuritë e marra sot (të thella, të vetëdijshme; për t'u realizuar; e pavetëdijshme)?

Disa studentë lexojnë përgjigjet e tyre. Mësuesi/ja përmbledh mësimin dhe nxënësve u shpallen notat.

VI. Detyrë shtëpie.

• §35. Libër mësuesi “Fizika-11”. Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B.
• nr 981, 982, 983. Fizikë. Libër me probleme për klasat 10-11. Rymkevich A.P.

Fjalët e fundit nga mësuesi:

Do ta mbyllim mësimin tonë me thëniet e filozofit të lashtë kinez, ndjekës i Konfucit - Xun Tzu:

“Pa u ngjitur mal i lartë, ju nuk e dini lartësinë e qiellit. Pa shikuar në një grykë të thellë në male, nuk do ta dini trashësinë e tokës. Pa dëgjuar porositë e paraardhësve tuaj, ju nuk do të njihni madhështinë e të mësuarit.”

"Ju nuk mund të ndaloni së mësuari."

Dhe me të vërtetë, ka ende shumë të panjohura dhe të pazgjidhura rreth nesh. Për çfarë është fusha e veprimtarisë duar të afta, mendje kërkuese, natyrë e guximshme dhe kureshtare! Dhe "oqeani i madh i së vërtetës" ende përhapet para nesh, plotësisht i pazgjidhur, misterioz, magjik dhe tërheqës.

I falënderoj të gjithë për mësimin. Mirupafshim.

Letërsia

1. Myakishev G.Ya. Fizikë: tekst shkollor. për klasën e 11-të
2. arsimi i përgjithshëm institucionet / G.Ya. Myakishev, B.B.
3. Bukhovtsev. – M.: Arsimi, 2005, f. 102-105. Glazunov A.T., Kabardin O.F., Malinin A.N. etj.; Ed. Pinsky A.A., Kabardina O.F. Fizikë: Teksti mësimor. për klasën e 11-të me thellësi duke studiuar fizikën. – M.: Arsimi, 2005, f. 32-34, 39-41. disku "
4. Hapni Fizikën

”, versioni 2.5, pjesa 2. Redaktuar nga profesori i MIPT S.M. Physikon LLC, 2002.
Komp. Kondrashov A.P., Komarova I.I. Mendime të shkëlqyera nga njerëz të mëdhenj. – M.: RIPOL klasik, 2007, f. 48.
Fenomeni i përshkruar shpjegohet si më poshtë. Me anë të bashkimit induktiv, një emf alternativ që ka frekuencën e gjeneratorit induktohet në spiralen L. Si rezultat, të ashtuquajturat lëkundje elektrike të detyruara të pamposhtura (rryma e qarkut) lindin në qark në frekuencën e gjeneratorit. Në parim, këto lëkundje kanë një amplitudë të vogël, d.m.th. Tensioni i alternuar në kondensator është shumë më i vogël se tensioni i gjeneratorit. Por kur frekuenca e gjeneratorit bëhet e barabartë me frekuencën natyrore të qarkut oscilues, ndodh fenomeni i rezonancës. Karakterizohet nga fakti se rryma e lakut është e rëndësishme dhe voltazhi në kondensator mund të bëhet shumë herë më i madh (120 - 150 herë) se tensioni i gjeneratorit. Rrjedhimisht, qarku oscilues ka të ashtuquajturën selektivitet të frekuencës dhe, gjatë rezonancës, rrit në mënyrë të përsëritur tensionin e lëkundjeve të aplikuara në të. Sa më i lartë të jetë faktori i cilësisë së qarkut, aq më të theksuara janë këto veti (Fig. 5) Duhet theksuar se faktori i cilësisë së qarkut varet në radhë të parë nga faktori i cilësisë së induktorit, më saktë nga rezistenca e tij në humbje. Prandaj, ndonjëherë qarqet reale osciluese përshkruhen së bashku me rezistencën e humbjes së induktorit (Fig. 6). Mund të shihet se një qark ideal oscilues ka vetëm kapacitet dhe induktivitet. Një qark i vërtetë oscilues ka kapacitet, induktivitet dhe rezistencë ndaj humbjes. Sa më i ulët Rpot, aq më i lartë është faktori i cilësisë së qarkut. Qarqet e mira osciluese kanë një faktor cilësie nga 50 në 150. NË diagramet elektrike qarku oscilues lidhet (drejtpërsëdrejti, induktivisht, kapacitivisht) me një burim dridhjet elektrike. Ky burim mund të jetë një antenë, një fazë amplifikator, etj., të cilat

Qarku oscilues i serisë

Në një qark të tillë, gjeneratori është i lidhur në seri me një spirale dhe një kondensator. Për shembull, me bashkimin induktiv, qarku oscilues është seri, sepse një EMF induktohet në spirale (Fig. 7), e cila është e barabartë me lidhjen e një gjeneratori në seri me një spirale L dhe një kondensator C. Ekuivalenca e transformimeve është paraqitur në figurën 7.
Gjatë rezonancës, qarku i serisë karakterizohet nga karakteristikat e mëposhtme:
1. Rezistenca e qarkut është minimale dhe e barabartë me Rpot.
2. Tensioni në kondensator (ose spirale) është Q herë më i madh se tensioni i gjeneratorit. Këtu Q është faktori i cilësisë së qarkut.