Во что переходит энергия электрического поля конденсатора в контуре? Варианты: В энергию магнитного поля катушки; В теплоту проводов; В механическую энергию; В энергию излучения.

В энергию магнитного поля катушки

В какой момент сила тока в колебательном контуре максимальна? Варианты: Когда конденсатор полностью разряжен; Когда конденсатор полностью заряжен; В момент включения; Ток всегда постоянен.

Когда конденсатор полностью разряжен

Как изменится период колебаний контура, если ёмкость увеличить в 4 раза? Варианты: Уменьшится в 2 раза; Не изменится; Увеличится в 4 раза; Увеличится в 2 раза.

Увеличится в 2 раза

Тема 6 · Физика

Электромагнитные колебания. Переменный ток

Колебательный контур, формула Томсона, энергия контура, действующие значения, трансформатор. 100 заданий на отработку.

Родителю: как помочь с темой «Электромагнитные колебания. Переменный ток»

В теме 13 подтем: Формула Томсона, Формула Томсона: обратная задача, Изменение периода контура, Энергия колебательного контура, Превращения энергии в контуре, Действующие значения переменного тока, Переменный ток: график, Трансформатор: напряжения и ещё 5.

Попросите ребёнка открыть теорию и за 2–3 минуты своими словами рассказать вам главное.
Затем 10 заданий во вкладке «Практика»: смотрите не на скорость, а на точность — и на то, где понадобилась подсказка.
Ошибки не решайте за него: разберите пошаговое решение вместе и вернитесь к ним через день-два.

Кабинет родителя: что проходят, проверочные, результат ребёнка по ссылке →

Переменный ток и трансформатор — интерактивная модельпокрутите рамку и посмотрите, откуда берётся синусоидаОткрыть →Колебательный контур — интерактивная модельувеличьте ёмкость вчетверо и посмотрите, что стало с периодомОткрыть →

Решено

Правильно

Точность

Простыми словами

Зарядим конденсатор и подключим к катушке. Конденсатор разряжается, ток в катушке растёт; потом катушка «по инерции» перезаряжает конденсатор в обратную сторону — и так снова и снова. Заряд и ток качаются, как маятник. Это колебательный контур.

T = 2 π L C www.reknow.ru ν = \frac{1}{T}

формула Томсона:

T

— период, с;

L

— индуктивность катушки, Гн;

C

— ёмкость конденсатора, Ф;

ν

— частота, Гц

$L = 10 мГн = 1 0^{- 2} Гн$ , $C = 16 мкФ = 1, 6 \cdot 1 0^{- 5} Ф$ : $L C www.reknow.ru = 1, 6 \cdot 1 0^{- 7} www.reknow.ru = 4 \cdot 1 0^{- 4}$ , $T = 6, 28 \cdot 4 \cdot 1 0^{- 4} = 2, 512 \cdot 1 0^{- 3} с = 2512 мкс$ .
Обратно: $C = \frac{T ^{2}}{4 π ^{2} L}$ . При $T = 2512 мкс$ , $L = 0, 08 Гн$ : $C = 2 \cdot 1 0^{- 6} Ф = 2 мкФ$ .
$C$ увеличили в $25$ раз → $T$ вырос в $25 www.reknow.ru = 5$ раз: $1000 \to 5000 мкс$ .

Период пропорционален корню из $L$ и $C$ . И не забывайте приставки: $1 мГн = 1 0^{- 3} Гн$ , $1 мкФ = 1 0^{- 6} Ф$ .

Энергия в контуре

W = \frac{C u ^{2}}{2} + \frac{L i ^{2}}{2} = \frac{C U _{m}^{2}}{2} = \frac{L I _{m}^{2}}{2}

u

i

— мгновенные напряжение и ток;

U_{m}

I_{m}

— их амплитуды (наибольшие значения)

Энергия переходит из электрического поля конденсатора в магнитное поле катушки и обратно. Конденсатор заряжен полностью — ток равен нулю (энергия магнитного поля нулевая); конденсатор разряжен — ток максимален.

При

t = 0

конденсатор заряжен, ток

0

; через

T /4

заряд

0

, ток максимален

Заряд и ток сдвинуты по фазе на $\frac{π}{2}$ ; $I_{m} = q_{m} ω$ , где $ω = \frac{2 π}{T}$ — циклическая частота.

$L = 8 мГн$ , $C = 5 мкФ$ , $U_{m} = 500 В$ : $I_{m} = U_{m} \frac{C}{L} www.reknow.ru = 500 \cdot \frac{5 \cdot 1 0 ^{- 6}}{8 \cdot 1 0 ^{- 3}} www.reknow.ru = 500 \cdot 0, 025 = 12, 5 А$ .

Переменный ток

i = I_{m} sin ω t I = \frac{I _{m}}{2 www.reknow.ru} U = \frac{U _{m}}{2 www.reknow.ru}

I

U

— действующие (эффективные) значения, в

2 www.reknow.ru \approx 1, 41

раза меньше амплитудных; их показывают амперметр и вольтметр

Мощность на активной нагрузке считают через действующие значения: $P = U I = I^{2} R$ . Промышленная частота в России $ν = 50 Гц$ , $T = 0, 02 с$ .

$U = 220 В$ , $I = 5 А$ : $P = 1100 Вт$ .
По графику период $T = 20 мс$ : $ν = \frac{1}{0 , 02} = 50 Гц$ ; $T = 25 мс$ : $ν = 40 Гц$ .

По графику: период — расстояние между соседними одинаковыми точками (например, двумя вершинами), амплитуда — высота вершины от оси, а не от «дна».

Трансформатор

\frac{U _{1}}{U _{2}} = \frac{N _{1}}{N _{2}} = k U_{1} I_{1} = U_{2} I_{2}

N_{1}

N_{2}

— числа витков первичной и вторичной обмоток;

k

— коэффициент трансформации; второе равенство — без потерь

$k > 1$ — понижающий

N_{2} < N_{1}

: напряжение уменьшается, ток растёт

$k < 1$ — повышающий

N_{2} > N_{1}

: напряжение растёт, ток уменьшается

$N_{1} = 100$ , $N_{2} = 400$ , $U_{1} = 380 В$ : $U_{2} = 380 \cdot 4 = 1520 В$ (повышающий).
$N_{1} = 800$ , $N_{2} = 100$ : $k = 8$ (понижающий). $N_{1} = 400$ , $N_{2} = 500$ — повышающий.
$N_{1} = 50$ , $N_{2} = 250$ , $I_{1} = 4 А$ : напряжение выросло в $5$ раз, ток уменьшился в $5$ раз: $I_{2} = 0, 8 А$ .

Трансформатор работает только на переменном токе: постоянный ток не создаёт меняющегося магнитного потока. При передаче энергии напряжение повышают, чтобы уменьшить ток и потери на нагрев проводов $Δ P = I^{2} R$ .

Энергия идеального контура

В идеальном контуре (без сопротивления) полная энергия не меняется: $\frac{C u ^{2}}{2} + \frac{L i ^{2}}{2} = const$ — она лишь переходит из электрического поля в магнитное и обратно. В реальном контуре колебания затухают из-за нагрева проводов.

Серия: 0

Где это пригодится: ЕГЭ — 1 заданиеЗадания экзамена 11 класса, которые опираются на этот материал — нажмите, чтобы раскрыть список

ЕГЭ, задание 13: Электромагнитные колебания и оптика1 балл · базовый уровень · 5 минутОткрыть →