Dengan osilasi elektromagnetik dalam sistem osilasi, perubahan periodik dalam kuantitas fisik terjadi, terkait dengan perubahan medan listrik dan magnet. Sistem osilasi paling sederhana dari jenis ini adalah sirkuit osilasi, yaitu rangkaian yang mengandung induktansi dan kapasitansi.

Karena fenomena induksi diri dalam rangkaian seperti itu, fluktuasi muatan pada pelat kapasitor, kekuatan arus, kekuatan medan listrik kapasitor dan medan magnet koil, energi medan ini, dll. terjadi. Dalam hal ini, deskripsi matematis dari getaran ternyata benar-benar mirip dengan deskripsi getaran mekanis yang dipertimbangkan di atas. Berikut adalah tabel besaran fisis yang saling analog ketika membandingkan dua jenis osilasi.

Osilasi mekanis pendulum pegas	Osilasi elektromagnetik dalam rangkaian osilasi
m adalah massa bandul	L - induktansi kumparan
k - kekakuan pegas	adalah kebalikan dari kapasitansi kapasitor.
r – koefisien resistansi sedang	R - resistansi aktif dari rangkaian
x - koordinat bandul	q - muatan kapasitor
u adalah kecepatan bandul	i - kekuatan arus di sirkuit
E p - energi potensial bandul	W E - energi listrik. bidang kontur
E k - energi kinetik bandul	W H adalah energi magnet. bidang kontur
F m adalah amplitudo gaya eksternal selama getaran paksa	E m - amplitudo EMF penggerak selama osilasi paksa

Dengan demikian, semua hubungan matematis yang diberikan di atas dapat ditransfer ke osilasi elektromagnetik di sirkuit, menggantikan semua kuantitas dengan analognya. Misalnya, mari kita bandingkan rumus untuk periode osilasi alami:

- bandul,

- kontur. (28)

Ada identitas lengkap mereka.

Melambai adalah proses perambatan getaran di ruang angkasa. Tergantung pada sifat fisik prosesnya, gelombang dibagi menjadi mekanik (elastis, suara, kejutan, gelombang pada permukaan cairan, dll.) dan elektromagnetik.

Tergantung pada arah osilasi, gelombang adalah membujur dan melintang. Dalam gelombang longitudinal, osilasi terjadi di sepanjang arah rambat gelombang, dan dalam gelombang transversal, osilasi terjadi tegak lurus terhadap arah ini.

Gelombang mekanik merambat di beberapa medium (padat, cair atau gas). Gelombang elektromagnetik juga dapat merambat dalam ruang hampa.

Terlepas dari sifat gelombang yang berbeda, deskripsi matematisnya hampir sama, seperti osilasi mekanik dan elektromagnetik yang dijelaskan oleh persamaan dari jenis yang sama.

gelombang mekanik

Mari kita sajikan konsep dasar dan karakteristik gelombang.

x- koordinat umum- kuantitas apa pun yang berosilasi selama perambatan gelombang (misalnya, perpindahan suatu titik dari posisi kesetimbangan).

aku - panjang gelombang- jarak terkecil antara titik-titik yang berosilasi dengan beda fasa 2p (jarak yang ditempuh gelombang dalam satu periode osilasi):

di mana u adalah kecepatan fase gelombang, T adalah periode osilasi.

permukaan gelombang adalah tempat kedudukan titik-titik yang berosilasi dalam fase yang sama.

gelombang depan adalah tempat kedudukan titik-titik yang dicapai oleh osilasi pada momen waktu tertentu (permukaan gelombang depan).

Tergantung pada bentuk permukaan gelombang, gelombang itu datar, bulat, dll.

Persamaan untuk gelombang bidang yang merambat sepanjang sumbu x memiliki bentuk

x (х, t) = x m cos(wt – kx) , (30)

dimana bilangan gelombang

Persamaan untuk gelombang bidang yang merambat dalam arah sewenang-wenang adalah:

dimana adalah vektor gelombang yang diarahkan sepanjang garis normal ke permukaan gelombang.

Persamaan gelombang bola akan menjadi

, (32)

yang menunjukkan bahwa amplitudo gelombang bola berkurang menurut hukum 1/r.

Kecepatan fase gelombang, yaitu kecepatan di mana permukaan gelombang bergerak tergantung pada sifat-sifat media di mana gelombang merambat.

kecepatan fase gelombang elastis dalam gas, di mana g adalah rasio Poisson, m adalah massa molar gas, T adalah suhu, dan R adalah konstanta gas universal.

kecepatan fase gelombang elastis longitudinal dalam padatan, di mana E adalah modulus Young,

r adalah kerapatan materi.

kecepatan fase gelombang elastis transversal dalam padatan, di mana G adalah modulus geser.

Gelombang yang merambat di ruang angkasa membawa energi. Jumlah energi yang dibawa oleh gelombang melalui permukaan tertentu per satuan waktu disebut aliran energi F. Untuk mengkarakterisasi perpindahan energi pada titik-titik yang berbeda dalam ruang, diperkenalkan besaran vektor, yang disebut kerapatan fluks energi. Ini sama dengan fluks energi yang melalui suatu satuan luas, tegak lurus terhadap arah rambat gelombang, dan bertepatan dengan arah kecepatan fase gelombang.

, (36)

di mana w adalah rapat energi volumetrik gelombang pada titik tertentu.

Vektor disebut juga vektor Umov.

Nilai rata-rata waktu dari modulus vektor Umov disebut intensitas gelombang I.

saya =< j > . (37)

Gelombang elektromagnetik

gelombang elektromagnetik- proses propagasi di ruang medan elektromagnetik. Seperti disebutkan sebelumnya, deskripsi matematis gelombang elektromagnetik mirip dengan deskripsi gelombang mekanik, sehingga persamaan yang diperlukan dapat diperoleh dengan mengganti x dalam rumus (30) - (33) dengan atau , di mana adalah kuat medan listrik dan magnet. Misalnya, persamaan untuk gelombang elektromagnetik bidang adalah sebagai berikut:

. (38)

Gelombang yang dijelaskan oleh persamaan (38) ditunjukkan pada gambar. 5.

Seperti dapat dilihat, vektor dan membentuk sistem tangan kanan dengan vektor. Osilasi dari vektor-vektor ini terjadi dalam fase yang sama. Dalam ruang hampa, gelombang elektromagnetik merambat dengan kecepatan cahaya = 3 × 108 m/s. Dalam materi, kecepatan fase

di mana r adalah koefisien refleksi.

optik gelombang

optik gelombang mempertimbangkan berbagai fenomena yang terkait dengan perambatan cahaya, yang dapat dijelaskan dengan mewakili cahaya sebagai gelombang elektromagnetik.

Konsep dasar optik gelombang adalah gelombang cahaya. Di bawah gelombang cahaya dipahami komponen listrik dari gelombang elektromagnetik, yang panjang gelombangnya dalam ruang hampa l 0 terletak pada kisaran 400 - 700 nm. Gelombang seperti itu dirasakan oleh mata manusia. Persamaan gelombang cahaya bidang dapat direpresentasikan sebagai

E = Acos(wt – kx + a 0 ), (43)

di mana A adalah penunjukan yang diterima dari amplitudo vektor cahaya E, a 0 adalah fase awal (fase pada t = 0, x = 0).

Dalam medium dengan indeks bias n, kecepatan fase gelombang cahaya adalah u = c/n, dan panjang gelombang adalah l = l 0 /n. (44)

Intensitas gelombang cahaya, sebagai berikut dari (41), ditentukan oleh nilai rata-rata dari vektor Poynting I =< S >, dan dapat ditunjukkan bahwa

Tanggal 05.09.2016

Topik: “Osilasi mekanik dan elektromagnetik. Analogi antara osilasi mekanik dan elektromagnetik.

Target:

menggambar analogi lengkap antara mekanik danosilasi elektromagnetik, mengungkapkan kesamaan danperbedaan di antara mereka

mengajarkan generalisasi, sintesis, analisis, dan perbandingan materi teoretis

pendidikan sikap terhadap fisika sebagai salah satu komponen dasar ilmu alam.

SELAMA KELAS

Situasi masalah: Fenomena fisik apa yang akan kita amati jika kita menolakbola dari posisi setimbang dan turun?(mendemonstrasikan)

Pertanyaan untuk kelas: Gerakan apa yang dilakukan tubuh? Merumuskan definisiproses osilasi.

Proses osilasi - adalah proses yang berulang setelah waktu tertentuperiode waktu.

1. Karakteristik komparatif dari getaran

Pekerjaan frontal dengan kelas sesuai rencana (pengecekan dilakukan melalui proyektor).

Definisi

Bagaimana Anda bisa mendapatkan? (dengan bantuan apa dan apa yang perlu dilakukan untuk ini)

Dapatkah Anda melihat fluktuasi?

Perbandingan sistem osilasi.

Transformasi energi

Penyebab redaman osilasi bebas.

Jumlah serupa

Persamaan proses osilasi.

Jenis-jenis getaran.

Aplikasi

Siswa dalam proses penalaran sampai pada jawaban lengkap atas pertanyaan yang diajukan dan membandingkannya dengan jawaban di layar.

bingkai di layar

Getaran mekanis

Getaran elektromagnetik

Merumuskan definisi mekanik dan elektromagnetik keraguan

itu perubahan periodikkoordinat, kecepatan dan percepatan benda.

itu perubahan periodikmuatan, arus dan tegangan

Pertanyaan untuk siswa: Apa yang umum dalam definisi getaran mekanik dan elektromagnetik dan bagaimana perbedaannya!

Umum: di kedua jenis osilasi, ada perubahan periodik dalam fisika kuantitas.

Perbedaan: Dalam getaran mekanis, ini adalah koordinat, kecepatan dan percepatanDalam elektromagnetik - muatan, arus dan tegangan.

Pertanyaan untuk siswa

bingkai di layar

Getaran mekanis

Getaran elektromagnetik

Bagaimana saya bisa mendapatkan? fluktuasi?

Dengan bantuan osilasisistem (pendulum)

Dengan bantuan osilasisistem (osilasi kontur) terdiri darikapasitor dan kumparan.

a) musim semi;

b) matematis

Pertanyaan untuk siswa: Apa yang umum dalam metode memperoleh dan bagaimana perbedaannya?

Umum: getaran mekanis dan elektromagnetik dapat diperoleh dengan menggunakansistem osilasi

Perbedaan: berbagai sistem osilasi - untuk yang mekanis - ini adalah pendulum,
dan untuk elektromagnetik - sirkuit osilasi.

Demo guru: menunjukkan benang, pendulum pegas vertikal dan sirkuit berosilasi.

bingkai di layar

Getaran mekanis

Getaran elektromagnetik

“Apa yang perlu dilakukan untuk getaran apakah sistem berfluktuasi?

Bawa pendulum keluar dari keseimbangan: membelokkan tubuh dariposisi keseimbangan dan lebih rendah

pindahkan kontur keluar dari posisinyakeseimbangan: mengisi kondensattorus dari sumber konstantegangan (kunci di posisi1) lalu putar kunci ke posisi 2.

Demo guru: Demonstrasi osilasi mekanik dan elektromagnetik(Anda dapat menggunakan video)

Pertanyaan kepada siswa: “Apa persamaan yang ditunjukkan oleh demonstrasi dan bagaimana perbedaannya?”

Umum: sistem osilasi telah dihapus dari posisi keseimbangan dan menerima cadangan energi.

Perbedaan: bandul menerima cadangan energi potensial, dan sistem osilasi menerima cadangan energi medan listrik kapasitor.

Pertanyaan untuk siswa: Mengapa osilasi elektromagnetik tidak dapat diamati dengan cara yang sama seperti dan mekanis (visual)

Menjawab: karena kita tidak dapat melihat bagaimana pengisian dan pengisian ulang terjadikapasitor, bagaimana arus mengalir dalam rangkaian dan ke arah mana, bagaimana perubahannyategangan antara pelat kapasitor

2 Bekerja dengan meja

Perbandingan sistem osilasi

Siswa mengerjakan tabel nomor 1 yang bagian atasnya terisi (sebutkansirkuit osilasi pada waktu yang berbeda), dengan tes mandiri di layar.

Latihan: isi bagian tengah tabel (gambar analogi antara keadaansirkuit osilasi dan pegas pendulum pada waktu yang berbeda)

Tabel No. 1: Perbandingan sistem berosilasi

Setelah mengisi tabel, 2 bagian tabel yang telah selesai diproyeksikan ke layar danSiswa membandingkan meja mereka dengan yang ada di layar.

Bingkai di layar

Pertanyaan untuk siswa: lihat tabel ini dan beri nama nilai yang mirip:

Menjawab: muatan - perpindahan, arus - kecepatan.

Rumah: isi bagian bawah tabel No. 1 (gambar analogi antara keadaan rangkaian osilasi dan bandul matematis pada berbagai momen waktu).

Transformasi energi dalam proses osilasi

Karya individu siswa dengan tabel nomor 2 yang ruas kanannya terisi(transformasi energi dalam proses osilasi pendulum pegas) dengan uji mandiri di layar.

Tugas untuk siswa: isi sisi kiri tabel, mempertimbangkan konversi energi menjadisirkuit osilasi pada titik waktu yang berbeda (Anda dapatmenggunakan buku teks atau buku catatan).

pada kondensor adalahbiaya maksimum -q m ,

perpindahan tubuh dari posisikeseimbangan secara maksimalx m ,

ketika sirkuit ditutup, kapasitor mulai mengalir melalui koil;arus dan medan magnet terkait. Karena Samoinarus induksi meningkat secara bertahap

tubuh sedang bergerakkecepatan meningkat secara bertahapkarena kelembaman tubuh

kapasitor habis, arusmaksimum -Saya m ,

saat melewati posisikeseimbangan kecepatan tubuh maximalna -v m ,

karena induksi sendiri, arus berkurang secara bertahap, dalam koilterjadi arus induksi dankapasitor mulai mengisi ulang

tubuh, setelah mencapai posisi keseimbangan, terus bergerakinersia dengan penurunan secara bertahapkecepatan

kapasitor diisi ulang, tanda-tandamuatan pada pelat telah berubah

pegas diregangkan secara maksimaltubuh telah bergeser ke sisi lain

resume pengosongan kapasitor, arus mengalir ke arah lainnii, kekuatan saat ini secara bertahap meningkat

tubuh mulai bergerak ke arah yang berlawananarah mundur, kecepatantumbuh secara bertahap

kapasitor benar-benar habis,kekuatan arus dalam rangkaian maksimum -Saya m

tubuh melewati posisi keseimbanganini, kecepatannya maksimum -v m

karena induksi diri, arusnya kontinuingin mengalir ke arah yang samakapasitor mulai mengisi

oleh kelembaman tubuh berlanjutbergerak ke arah yang samasecara ekstrim

kapasitor diisi lagi, arus masuktidak ada sirkuit, status sirkuitmirip aslinya

perpindahan maksimum tubuh. Miliknyakecepatannya 0 dan statusnya sama dengan aslinya

Setelah bekerja secara individu dengan meja, siswa menganalisis pekerjaan mereka dengan membandingkanmeja Anda dengan yang ada di layar.

Pertanyaan di depan kelas: Analogi apa yang Anda lihat dalam tabel ini?

Menjawab: energi kinetik - energi medan magnet,

energi potensial - energi medan listrik

inersia - induksi diri

perpindahan - muatan, kecepatan - kekuatan arus.

Redaman osilasi:

Pertanyaan untuk siswa

bingkai di layar

Getaran mekanis

osilasi elektromagnetik

Mengapa gratis? fluktuasi lembab?

getaran teredamgaya gesek(tahan udara)

getaran teredamrangkaian memiliki hambatan

Pertanyaan untuk siswa: analogi besaran apa yang Anda lihat di sini?

Menjawab: koefisien gesekan dan hambatan

Sebagai hasil dari pengisian tabel, siswa sampai pada kesimpulan bahwa adanilai-nilai yang serupa.

Bingkai di layar:

Jumlah serupa:

Tambahan guru: serupa juga: massa - induktansi,kekerasan adalah kebalikan dari kapasitansi.

Video: 1) kemungkinan videogetaran bebas

Getaran mekanis

Getaran elektromagnetik

bola di atas benang, ayunan, cabangpohon, setelah itu terbangburung, senar gitar

getaran pada rangkaian osilasi

2) kemungkinan videogetaran paksa:

jarum mesin jahit berayun ketikamereka terombang-ambing, ranting pohon tertiup angin,piston di mesin internalc pembakaran

pengoperasian peralatan rumah tangga, saluran listrik, radio, televisi, telepon,magnet yang didorong ke dalam kumparan

bingkai di layar

Getaran mekanis

Getaran elektromagnetik

Merumuskan definisi bebas dan paksa fluktuasi.

Gratis - itu fluktuasi yang terjadi tanpakekuatan eksternalDipaksa - adalah getaran yang terjadi di bawahpengaruh periode eksternal kekuatan liar.

Gratis - itu fluktuasi yang terjadi tanpa pengaruh variabel EMFDipaksa - itu fluktuasi yang terjadi di bawahpaparan variabel EMF

Pertanyaan untuk siswa: Apa kesamaan definisi ini?

Menjawab; osilasi bebas terjadi tanpa pengaruh gaya eksternal, dan dipaksa- di bawah pengaruh gaya periodik eksternal.

Pertanyaan untuk siswa: Apa jenis osilasi lain yang Anda ketahui? Merumuskan definisi.

Menjawab: Getaran harmonik - ini adalah osilasi yang terjadi sesuai dengan hukum sinus atau kosinus.

Kemungkinan aplikasi getaran:

Fluktuasi medan geomagnetik bumi di bawah aksi ultravioletsinar matahari dan angin matahari (video)

Pengaruh fluktuasi medan magnet bumi pada organisme hidup, gerakansel darah (video)

Getaran berbahaya (penghancuran jembatan pada resonansi, kehancuranpesawat selama getaran) - video

Getaran yang berguna (resonansi yang berguna saat memadatkan beton,penyortiran getaran - video

Elektrokardiogram jantung

Proses osilasi pada seseorang (getaran membran timpani,pita suara, fungsi jantung dan paru-paru, fluktuasi sel darah)

Rumah: 1) isi tabel nomor 3 (menggunakan analogi, turunkan rumus untukproses osilasi bandul matematis dan sirkuit osilasi),

2) isi tabel nomor 1 sampai akhir (gambar analogi antarakeadaan sirkuit osilasi dan bandul matematika di berbagaipoin dalam waktu.

Kesimpulan pelajaran: selama pelajaran, siswa melakukan analisis komparatif berdasarkanmateri yang dipelajari, sehingga mensistematisasikan materi sesuai dengantopik: "Pelanggaran"; dianggap aplikasi pada contoh dari kehidupan.

Tabel nomor 3. Persamaan proses osilasi

Kami menyatakan h dalam hal x dari kesamaan AOE dan ABS

29. Analogi antara osilasi mekanik dan elektromagnetik

Osilasi elektromagnetik dalam rangkaian mirip dengan osilasi mekanis bebas, misalnya, osilasi benda yang dipasang pada pegas (pegas pendulum). Kesamaan itu tidak mengacu pada sifat besaran itu sendiri, yang berubah secara periodik, tetapi pada proses perubahan periodik dari berbagai besaran.

Selama getaran mekanis, koordinat tubuh berubah secara berkala X dan proyeksi kecepatannya v x, dan dengan osilasi elektromagnetik, muatannya berubah q kapasitor dan arus saya dalam rantai. Sifat yang sama dari perubahan kuantitas (mekanis dan listrik) dijelaskan oleh fakta bahwa ada analogi dalam kondisi di mana osilasi mekanik dan elektromagnetik terjadi.

Kembalinya benda ke posisi setimbang pada pegas disebabkan oleh kontrol gaya elastis F x, sebanding dengan perpindahan benda dari posisi setimbang. Koefisien proporsionalitas adalah kekakuan pegas k.

Pelepasan kapasitor (penampilan arus) disebabkan oleh tegangan antara pelat kapasitor, yang sebanding dengan muatan q. Koefisien proporsionalitas adalah kebalikan dari kapasitansi, karena

Sama seperti, karena inersia, sebuah benda hanya secara bertahap meningkatkan kecepatannya di bawah aksi gaya, dan kecepatan ini tidak segera menjadi sama dengan nol setelah penghentian gaya, arus listrik dalam kumparan, karena fenomena induksi sendiri, meningkat secara bertahap di bawah aksi tegangan dan tidak segera hilang ketika tegangan ini menjadi sama dengan nol. Induktansi loop L memainkan peran yang sama dengan massa tubuh m selama getaran mekanis. Dengan demikian, energi kinetik tubuh mirip dengan energi medan magnet arus

Mengisi kapasitor dari baterai mirip dengan mengomunikasikan benda yang dilekatkan pada pegas dengan energi potensial ketika benda dipindahkan sejauh x m dari posisi setimbang (Gbr. 4.5, a). Membandingkan ekspresi ini dengan energi kapasitor, kita perhatikan bahwa kekakuan k pegas memainkan peran yang sama selama getaran mekanis sebagai kebalikan dari kapasitansi selama getaran elektromagnetik. Dalam hal ini, koordinat awal x m sesuai dengan muatan q m .

Penampilan di sirkuit listrik arus i sesuai dengan penampilan dalam sistem osilasi mekanis dari kecepatan tubuh v x di bawah aksi gaya elastis pegas (Gbr. 4.5, b).

Momen saat kapasitor dikosongkan dan kekuatan arus mencapai maksimumnya serupa dengan momen saat benda lewat dengan kecepatan maksimum (Gbr. 4.5, c) posisi setimbang.

Selanjutnya, kapasitor selama osilasi elektromagnetik akan mulai mengisi ulang, dan tubuh, selama osilasi mekanis, akan mulai bergeser ke kiri dari posisi setimbang (Gbr. 4.5, d). Setelah setengah periode T, kapasitor akan terisi penuh dan arus akan menjadi nol.

Dengan getaran mekanis, ini sesuai dengan penyimpangan tubuh ke posisi paling kiri, ketika kecepatannya nol (Gbr. 4.5, e). Korespondensi antara besaran mekanik dan listrik selama proses osilasi dapat diringkas dalam sebuah tabel.

Getaran elektromagnetik dan mekanik memiliki sifat yang berbeda, tetapi dijelaskan dengan persamaan yang sama.

Pertanyaan untuk paragraf

1. Apa analogi antara osilasi elektromagnetik dalam rangkaian dan osilasi pendulum pegas?

2. Karena fenomena apa arus listrik pada rangkaian osilasi tidak langsung hilang ketika tegangan pada kapasitor menjadi nol?

Osilasi ELEKTROMAGNETIK. Osilasi LISTRIK BEBAS DAN PAKSA DI SIRKUIT osilasi.

1. Getaran elektromagnetik- fluktuasi medan listrik dan magnet yang saling berhubungan.

Osilasi elektromagnetik muncul di berbagai rangkaian listrik. Dalam hal ini, besarnya muatan, tegangan, kuat arus, kuat medan listrik, induksi medan magnet, dan besaran elektrodinamik lainnya berfluktuasi.

Osilasi elektromagnetik gratistimbul dalam sistem elektromagnetik setelah menghilangkannya dari keadaan setimbang, misalnya dengan memberikan muatan ke kapasitor atau dengan mengubah arus di bagian rangkaian.

Ini adalah getaran teredam, karena energi yang dikomunikasikan ke sistem dihabiskan untuk pemanasan dan proses lainnya.

Osilasi elektromagnetik paksa- osilasi tak teredam dalam rangkaian yang disebabkan oleh EMF sinusoidal eksternal yang berubah secara berkala.

Osilasi elektromagnetik dijelaskan oleh hukum yang sama seperti yang mekanik, meskipun sifat fisik dari osilasi ini sama sekali berbeda.

Osilasi listrik adalah kasus khusus dari elektromagnetik, ketika osilasi hanya jumlah listrik yang dipertimbangkan. Dalam hal ini, mereka berbicara tentang arus bolak-balik, tegangan, daya, dll.

1. SIRKUIT osilasi

Rangkaian osilasi adalah rangkaian listrik yang terdiri dari kapasitor yang dihubungkan seri dengan kapasitansi C, induktor dengan induktansi Ldan resistor dengan resistansi R. Rangkaian ideal - jika resistansi dapat diabaikan, yaitu, hanya kapasitor C dan kumparan ideal L.

Keadaan keseimbangan stabil dari rangkaian osilasi ditandai oleh energi minimum medan listrik (kapasitor tidak diisi) dan medan magnet (tidak ada arus melalui koil).

1. KARAKTERISTIK osilasi ELEKTROMAGNETIK

Analogi osilasi mekanik dan elektromagnetik

Karakteristik:	Getaran mekanis	Getaran elektromagnetik
Kuantitas yang menyatakan sifat-sifat sistem itu sendiri (parameter sistem):	m- massa (kg) k- tingkat musim semi (N/m)	L- induktansi (H) 1/C- kebalikan dari kapasitansi (1/F)
Kuantitas yang mencirikan keadaan sistem:	Energi kinetik (J) Energi potensial (J) x - perpindahan (m)	Energi listrik (J) Energi magnet (J) q - muatan kapasitor (C)
Besaran yang menyatakan perubahan keadaan sistem:	v = x"(t) kecepatan perpindahan (m/s)	saya = q"(t) kekuatan arus - laju perubahan muatan (A)
Fitur lainnya: T=1/ν T=2π/ω =2πν	T- periode osilasi waktu satu osilasi lengkap (s)
	ν- frekuensi - jumlah getaran per satuan waktu (Hz)
	ω - frekuensi siklik jumlah getaran per 2π detik (Hz)
	=ωt - fase osilasi - menunjukkan bagian mana dari nilai amplitudo yang diambil nilai osilasi saat ini, mis.fase menentukan keadaan sistem berosilasi setiap saat t.

dimana q" adalah turunan kedua dari muatan terhadap waktu.

Nilai adalah frekuensi siklik. Persamaan yang sama menggambarkan fluktuasi arus, tegangan, dan besaran listrik dan magnet lainnya.

Salah satu solusi untuk persamaan (1) adalah fungsi harmonik

Ini adalah persamaan integral dari osilasi harmonik.

Periode osilasi dalam rangkaian (rumus Thomson):

Nilai = t + 0 , berdiri di bawah tanda sinus atau kosinus, adalah fase osilasi.

Arus dalam rangkaian sama dengan turunan muatan terhadap waktu, dapat dinyatakan

Tegangan pada pelat kapasitor bervariasi sesuai dengan hukum:

Di mana saya memaksimalkan \u003d q poppy adalah amplitudo arus (A),

Umaks = qmaks /C - amplitudo tegangan (V)

Latihan: untuk setiap keadaan rangkaian osilasi, tuliskan nilai muatan pada kapasitor, arus pada kumparan, kuat medan listrik, induksi medan magnet, energi listrik dan magnet.

Target :

• Demonstrasi metode pemecahan masalah baru
• Perkembangan berpikir abstrak, kemampuan menganalisis, membandingkan, menggeneralisasi
• Menumbuhkan rasa kebersamaan, gotong royong, toleransi.

Topik "osilasi elektromagnetik" dan "sirkuit osilasi" adalah topik yang sulit secara psikologis. Fenomena yang terjadi dalam rangkaian osilasi tidak dapat dijelaskan dengan bantuan indera manusia. Hanya visualisasi dengan osiloskop yang memungkinkan, tetapi bahkan dalam kasus ini kita akan mendapatkan ketergantungan grafis dan tidak dapat mengamati proses secara langsung. Oleh karena itu, mereka tetap tidak jelas secara intuitif dan empiris.

Analogi langsung antara osilasi mekanik dan elektromagnetik membantu menyederhanakan pemahaman proses dan menganalisis perubahan parameter sirkuit listrik. Selain itu, untuk menyederhanakan penyelesaian masalah dengan sistem osilasi mekanis yang kompleks dalam media kental. Ketika mempertimbangkan topik ini, keumuman, kesederhanaan dan kelangkaan hukum yang diperlukan untuk menggambarkan fenomena fisik sekali lagi ditekankan.

Topik ini diberikan setelah mempelajari topik-topik berikut:

• Getaran mekanis.
• Sirkuit osilasi.
• Arus bolak-balik.

Serangkaian pengetahuan dan keterampilan yang diperlukan:

• Definisi: koordinat, kecepatan, percepatan, massa, kekakuan, viskositas, gaya, muatan, arus, laju perubahan arus dengan waktu (penggunaan nilai ini), kapasitansi, induktansi, tegangan, resistansi, ggl, osilasi harmonik, bebas, paksa dan osilasi teredam, perpindahan statis, resonansi, periode, frekuensi.
• Persamaan yang menjelaskan osilasi harmonik (menggunakan turunan), keadaan energi dari sistem osilasi.
• Hukum: Newton, Hooke, Ohm (untuk rangkaian AC).
• Kemampuan untuk memecahkan masalah menentukan parameter sistem osilasi (pendulum matematis dan pegas, rangkaian osilasi), keadaan energinya, menentukan resistansi ekivalen, kapasitansi, gaya resultan, parameter arus bolak-balik.

Sebelumnya, sebagai pekerjaan rumah, siswa ditawari tugas, yang solusinya sangat disederhanakan saat menggunakan metode dan tugas baru yang mengarah ke analogi. Tugas dapat berupa kelompok. Satu kelompok siswa melakukan bagian mekanik dari pekerjaan, bagian lain yang berhubungan dengan getaran listrik.

Pekerjaan rumah.

1sebuah. Sebuah beban bermassa m, terikat pada pegas dengan kekakuan k, dipindahkan dari posisi setimbang dan dilepaskan. Tentukan perpindahan maksimum dari posisi kesetimbangan jika kecepatan maksimum beban v max

1b. Dalam rangkaian osilasi yang terdiri dari kapasitor C dan induktor L, nilai maksimum arus I maks. Tentukan nilai muatan maksimum kapasitor.

2sebuah. Sebuah benda bermassa m digantungkan pada sebuah pegas dengan kekakuan k. Pegas dibawa keluar dari kesetimbangan dengan menggeser beban dari posisi setimbang oleh A. Tentukan perpindahan maksimum x max dan minimum x min beban dari titik di mana ujung bawah pegas yang tidak teregang berada dan v max kecepatan maksimum dari beban.

2b. Rangkaian osilasi terdiri dari sumber arus dengan EMF sama dengan E, kapasitor dengan kapasitansi C dan kumparan, induktansi L dan kunci. Sebelum kunci ditutup, kapasitor memiliki muatan q. Tentukan muatan maksimum q max dan q min minimum kapasitor dan arus maksimum dalam rangkaian I max.

Lembar evaluasi digunakan saat bekerja di kelas dan di rumah

Jenis kegiatan	Harga diri	Evaluasi bersama
Dikte fisik
tabel perbandingan
Penyelesaian masalah
Pekerjaan rumah
Penyelesaian masalah
Persiapan ujian

Kursus pelajaran nomor 1.

Analogi antara osilasi mekanik dan listrik

Pengenalan topik

1. Aktualisasi pengetahuan yang diperoleh sebelumnya.

Dikte fisik dengan verifikasi timbal balik.

teks dikte

2. Periksa (bekerja di angka dua, atau penilaian diri)

3. Analisis definisi, rumus, hukum. Cari nilai yang serupa.

Sebuah analogi yang jelas dapat ditelusuri antara besaran-besaran seperti kecepatan dan kekuatan arus. . Selanjutnya, kami menelusuri analogi antara muatan dan koordinat, percepatan dan laju perubahan kekuatan arus dari waktu ke waktu. Force dan EMF mencirikan pengaruh eksternal pada sistem. Menurut hukum kedua Newton F=ma, menurut hukum Faraday E=-L. Oleh karena itu, kami menyimpulkan bahwa massa dan induktansi adalah besaran yang serupa. Penting untuk memperhatikan fakta bahwa besaran-besaran ini serupa dalam arti fisiknya. Itu. Analogi ini juga dapat diperoleh dalam urutan terbalik, yang menegaskan makna fisiknya yang dalam dan kebenaran kesimpulan kami. Selanjutnya, kami membandingkan hukum Hooke F \u003d -kx dan definisi kapasitansi kapasitor U \u003d. Kami mendapatkan analogi antara kekakuan (nilai yang mencirikan sifat elastis tubuh) dan nilai kapasitansi timbal balik kapasitor (sebagai hasilnya, kita dapat mengatakan bahwa kapasitansi kapasitor mencirikan sifat elastis rangkaian) . Akibatnya, berdasarkan rumus untuk energi potensial dan kinetik pendulum pegas, dan , kami memperoleh rumus dan . Karena ini adalah energi listrik dan magnet dari rangkaian osilasi, kesimpulan ini mengkonfirmasi kebenaran analogi yang diperoleh. Berdasarkan analisis yang dilakukan, kami menyusun tabel.

pendulum musim semi	Sirkuit osilasi

4. Demonstrasi pemecahan masalah No. 1 sebuah dan nomor 1 b Di meja. konfirmasi analogi.

1a. Sebuah beban bermassa m, terikat pada pegas dengan kekakuan k, dipindahkan dari posisi setimbang dan dilepaskan. Tentukan perpindahan maksimum dari posisi kesetimbangan jika kecepatan maksimum beban v max		1b. Dalam rangkaian osilasi yang terdiri dari kapasitor C dan induktor L, nilai maksimum arus I maks. Tentukan nilai muatan maksimum kapasitor.
	menurut hukum kekekalan energi akibatnya Pemeriksaan dimensi:		menurut hukum kekekalan energi Karena itu Pemeriksaan dimensi: Menjawab:

Saat memecahkan masalah di papan tulis, siswa dibagi menjadi dua kelompok: "Mekanik" dan "Ahli Listrik" dan menggunakan tabel untuk membuat teks yang mirip dengan teks tugas 1a dan 1b. Akibatnya, kami melihat bahwa teks dan solusi masalah mengkonfirmasi kesimpulan kami.

5. Eksekusi simultan di papan pemecahan masalah No. 2 sebuah dan dengan analogi No. 2 b. Saat memecahkan masalah 2b kesulitan pasti muncul di rumah, karena masalah serupa tidak diselesaikan dalam pelajaran dan proses yang dijelaskan dalam kondisi tidak jelas. Solusi dari masalah 2a seharusnya tidak ada masalah. Penyelesaian paralel masalah di papan tulis dengan bantuan aktif kelas harus mengarah pada kesimpulan tentang adanya metode baru untuk memecahkan masalah melalui analogi antara getaran listrik dan mekanik.

Keputusan: Mari kita tentukan perpindahan statis beban. Karena beban dalam keadaan diam Karena itu Seperti yang dapat dilihat dari gambar, x maks \u003d x st + A \u003d (mg / k) + A, x min \u003d x st -A \u003d (mg / k) -A. Tentukan kecepatan maksimum beban. Perpindahan dari posisi kesetimbangan tidak signifikan, oleh karena itu, osilasi dapat dianggap harmonik. Mari kita asumsikan bahwa pada saat awal hitungan mundur perpindahannya maksimum, maka x=Akos t. Untuk pegas bandul =. =x"=Asin t, dengan sint=1 = maks.