Б?гінгі негізгі ма?сатымыз о?улы? бойынша тербелмелі контурда?ы электромагниттік тербелістермен танысамыз.
V. ДК.Жа?а материалды ме?герту:
ТЕРБЕЛМЕЛІ КОНТУР.
ЭЛЕКТРОМАГНИТТІК ТЕРБЕЛІСТЕР КЕЗІНДЕГІ ЭНЕРГИЯНЫ? Т?РЛЕНУІ
Ішінде еркін электромагниттік тербелістер бола алатын е? ?арапайым ж?йе конденсатордан ж?не онын астарларына жал?ан?ан катушкадан т?рады (1-сурет). М?ндай ж?йе тербелмелі контур деп аталады.
1-сурет
Контурда неге тербелістер пайда болатынын ?арастырайы?. Конденсаторды ауыстырып-кос?ыш ар?ылы батарея?а біраз уа?ыт жал?ап, оны зарядтайы? (2, а-сурет). Осы кезде конденсатор мынадай энергия алады:
м?нда?ы qm - конденсаторды? заряды, ал С - оны? электр сыйымдылы?ы.
Конденсаторды? астарларыны? арасында Um потенциалдар айырымы пайда болады.
Енді ауыстырып-?ос?ышты 2-?алып?а к?шіреміз (2, ?-сурет). Конденсатор разрядтала бастайды да, тізбекте электр то?ы пайда болады. То? к?ші бірден максималь м?ніне жетпейді, бірте-бірте артады. Б?л ?здік индукция ??былысынан болады. То? пайда бол?ан кезде айнымалы магнит ?рісі де пайда болады. Осы айнымалы магнит ?рісі ?ткізгіште ??йынды электр ?рісін ту?ызады. ??йынды электр ?рісі магнит ?рісі арта баста?ан кезде то??а ?арсы ба?ытталады да, то?ты? лезде артуына б?гет жасайды.
2-сурет
Конденсатор разрядтал?ан сайын электр ?рісіні? энергиясы кеми береді, біра? сонымен кабат то?ты? магнит ?рісіні? энергиясы арта бастайды, ол мына формуламен аны?талады:
,
м?нда?ы i - айналмалы то? к?ші, L - катушканы? индуктивтігі.
Контурды? электромагнитгік ?рісіні? толы? энергиясы W магнит ж?не электр ?рістеріні? энергияларыны? косындысына те? болады:
Конденсатор толы? разрядтал?ан мезетте (q=0) электр ?рісіні? энергиясы н?лге те? болады. Ал то?ты? магнит ?рісіні? энергиясы энергияны? са?талу за?ы бойынша максимал болады. Демек, б?л мезетте то? к?ші де Іm максималь м?ніне жетеді.
Осы кезде катушка ?штарында?ы потенциалдар айырымы н?лге те? болатынына ?арамастан, электр тогы бірден то?тай алмайды. О?ан ?здік индукция б?гет жасайды. То? к?ші ж?не оны? ту?ыз?ан магнит ?рісі азая бастаса-а? болды, то?ты демеп отыратын к?йынды электр ?рісі пайда болады.
Н?тижесінде конденсатор, то? біртіндеп кеміп нолге те? бол?ан?а шейін, ?айыра ауысып зарядталады. Осы мезетте магнит ?рісіні? энергиясы да нолге те? болады, ал конденсаторды? электр ?рісіні? энергиясы та?ы да максималь м?ніне жетеді.
Осыдан кейін конденсатор жа?адан ?айыра зарядталады да, ж?йе бастап?ы к?йіне ?айта оралады. Егер энергия шы?ыны болмаса, онда осы процесс ?за??а созылар еді. Тербеліс ?шпейтін болар еді. Тербеліс периодына те? уа?ыт аралы?тары ?ткен сайын, ж?йені? к?йі д?лме-д?л ?айталанып отырар еді. Осы кезде толы? энергия са?талар еді де, оны? м?ні кез келген уа?ыт мезетінде электр ?рісіні? максималь энергиясына немесе магнит ?рісіні? максималь энергиясына те? бол?ан болар еді:
Біра? шынды?ында энергия шы?ыныны? болатыны аны?. Мысалы, этап айт?а?да, катушканы? ж?не жал?астырушы сымдарды? R кедергісі бар, б?л электромагниттік ?ріс энергиясыны? біртіндеп ?ткізгішті? ішкі энергиясына айналуына келтірмей ?оймайды.
Тербелмелі контурда зарядтал?ан конденсатордьщ электр ?рісіні? энергиясы периодты т?рде то?ты? магнит ?рісіні? энергиясьша айнальш отырады. Кедергі жо? кезде электромагнитгік ?рісті? толы? энергиясы ?згеріссіз ?алады.
ІV. ДК. Жаңа материалды қабылдауға әзірлік, мақсат қою.
Бүгінгі негізгі мақсатымыз оқулық бойынша тербелмелі контурдағы электромагниттік тербелістермен танысамыз.
V. ДК.Жаңа материалды меңгерту:
ТЕРБЕЛМЕЛІ КОНТУР.
ЭЛЕКТРОМАГНИТТІК ТЕРБЕЛІСТЕР КЕЗІНДЕГІ ЭНЕРГИЯНЫҢ ТҮРЛЕНУІ
Ішінде еркін электромагниттік тербелістер бола алатын ең қарапайым жүйе конденсатордан және онын астарларына жалғанған катушкадан тұрады (1-сурет). Мұндай жүйе тербелмелі контур деп аталады.
1-сурет
Контурда неге тербелістер пайда болатынын қарастырайық. Конденсаторды ауыстырып-косқыш арқылы батареяға біраз уақыт жалғап, оны зарядтайық (2, а-сурет). Осы кезде конденсатор мынадай энергия алады:
мұндағы qm - конденсатордың заряды, ал С - оның электр сыйымдылығы.
Конденсатордың астарларының арасында Umпотенциалдар айырымы пайда болады.
Енді ауыстырып-қосқышты 2-қалыпқа көшіреміз (2, ә-сурет). Конденсатор разрядтала бастайды да, тізбекте электр тоғы пайда болады. Тоқ күші бірден максималь мәніне жетпейді, бірте-бірте артады. Бұл өздік индукция құбылысынан болады. Тоқ пайда болған кезде айнымалы магнит өрісі де пайда болады. Осы айнымалы магнит өрісі өткізгіште құйынды электр өрісін туғызады. Құйынды электр өрісі магнит өрісі арта бастаған кезде тоққа қарсы бағытталады да, тоқтың лезде артуына бөгет жасайды.
2-сурет
Конденсатор разрядталған сайын электр өрісінің энергиясы кеми береді, бірақ сонымен кабат тоқтың магнит өрісінің энергиясы арта бастайды, ол мына формуламен анықталады:
,
мұндағы i - айналмалы тоқ күші, L - катушканың индуктивтігі.
Контурдың электромагнитгік өрісінің толық энергиясы W магнит және электр өрістерінің энергияларының косындысына тең болады:
Конденсатор толық разрядталған мезетте (q=0) электр өрісінің энергиясы нөлге тең болады. Ал тоқтың магнит өрісінің энергиясы энергияның сақталу заңы бойынша максимал болады. Демек, бұл мезетте тоқ күші де Іm максималь мәніне жетеді.
Осы кезде катушка ұштарындағы потенциалдар айырымы нөлге тең болатынына қарамастан, электр тогы бірден тоқтай алмайды. Оған өздік индукция бөгет жасайды. Тоқ күші және оның туғызған магнит өрісі азая бастаса-ақ болды, тоқты демеп отыратын кұйынды электр өрісі пайда болады.
Нәтижесінде конденсатор, тоқ біртіндеп кеміп нолге тең болғанға шейін, қайыра ауысып зарядталады. Осы мезетте магнит өрісінің энергиясы да нолге тең болады, ал конденсатордың электр өрісінің энергиясы тағы да максималь мәніне жетеді.
Осыдан кейін конденсатор жаңадан қайыра зарядталады да, жүйе бастапқы күйіне қайта оралады. Егер энергия шығыны болмаса, онда осы процесс ұзаққа созылар еді. Тербеліс өшпейтін болар еді. Тербеліс периодына тең уақыт аралықтары өткен сайын, жүйенің күйі дәлме-дәл қайталанып отырар еді. Осы кезде толық энергия сақталар еді де, оның мәні кез келген уақыт мезетінде электр өрісінің максималь энергиясына немесе магнит өрісінің максималь энергиясына тең болған болар еді:
Бірақ шындығында энергия шығынының болатыны анық. Мысалы, этап айтқаңда, катушканың және жалғастырушы сымдардың R кедергісі бар, бұл электромагниттік өріс энергиясының біртіндеп өткізгіштің ішкі энергиясына айналуына келтірмей қоймайды.
Тербелмелі контурда зарядталған конденсатордьщ электр өрісінің энергиясы периодты түрде тоқтың магнит өрісінің энергиясьша айнальш отырады. Кедергі жоқ кезде электромагнитгік өрістің толық энергиясы өзгеріссіз қалады.
VІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру.
§1.1 дайындық сұрақтарын талдау.
Тербелмелі контур деген не?
Идеал тербелмелі контур деп нені айтамыз?
Тербелмелі контурда электромагниттік тербелістер қалай пайда болады?
VІІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу.
Есептер шығарту. 1.1.1.-1.1.4
VIІI.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: §1.1 Есептер шығарту. 1.1.5.-1.1.7
,
