Эпиграфы к уроку.                                        

В знаменитых Феймановских лекциях написано: «Гра – одне з найцікавіших явищ культури. Гра, як тінь, вона народилася разом з дитиною, стала її супутником, вірним другом. Вона заслуговує  більшої людської поваги, набагато більшої, ніж та, якою визначають сьогодні, за ті могутні виховні резерви та педагогичні можливості, що в ній закладено».

– Нет ничего, что в большей степени могло бы привлечь внимание человека и заслужило бы быть предметом изучения, чем природа. Понять ее огромный механизм, открыть ее созидательные силы и познать законы, управляющие ею, – величайшая цель человеческого разума, – этими словами начал Тесла свое выступление.в Американском институте электроинженеров 20 мая 1892 года, где он прочел одну из своих лучших лекций по теме: «Опыты с переменными токами весьма высокой частоты и их использование для искусственного освещения».

Цель. Формирование научного мировоззрения и кругозора учащихся; развитие мышления, памяти и фантазии; воспитание целеустремленности, дисциплинированности, чувства дружбы.

Задание 1. Один из группы представляет рассказ-миниатюру с описаним явления или события, которое нужно объяснить, опираясь на знания данной темы. За правильное пояснение группа получает 5 баллов.

У папы на работе используют мощные электромагниты и иногда  при размыкании цепи между ножами рубильника проскакивает электрическая искра. А однажды она переша в дуговой разряд и испортила рубильник. В чем причина? Как избежать?

(Причиной этого является возникновение в цепи настолько большой ЭДС самоиндукции, что между ножками рубильника пробивается воздушный зазор. Для выключения таких цепей используют масляне выключатели, часто сначала уменьшают силу тока в цепи и лиш потом полностью выключают ток,  используют много рубильников)

Я живу в 5-этажном доме. Вчера пришла домой после акробатики. Включила свет, компьютер. Как вдруг лампочки замигали. Чуть не погасли  и тут же компьютер и котел отключились…Такое часто бывает. Почему?

В осветительную сеть был включен потребитель с большой мощностью, например,  сварочный аппарат, что привело к резкому падению напряжения

 Как-то разговаривал с соседом он сейчас учится в 9 классе Он говорит: «спросил у брата решение задачи на закон Ома, он объяснил, а потом вдруг говорит: «учите постоянный ток а в основном везде подводится переменный» Как, а 220 В?» Что ему сказать?  

Это среднее напряжение в цепи переменного тока, представляет собой такое  напряжение постоянного тока, при котором мощность в данной  цепи была бы такой же, как при данном переменном токе в течение одного периода

Эксперимент с катушкой подключенной к осветительной сети сопротивление катушки оказалось больше чем то на которое я рассчитывал . Я же сам ее намотал знаю сечение проволоки. Длину. Ну и медная конечно же проволочка. В чем дело не пойму…

Тогда  твоих знаний по физике было не достаточно, но  а сейчас мы знаем, что для переменного тока у катушки помимо активного сопротивления есть индуктивное.

Опыт 1.   Ученик 1.

 Предварительно вынув сердечник из катушки, подключаем цепь к источнику переменного  тока. Лампочка горит также как и без катушки (это можно проверить закорачивая клеммы катушки) . При вдвигании сердечника в катушку яркость лампочки уменьшается (Рис. 1). Опыт показывает, что катушка оказывает сопротивление току. Это сопротивление называют  индуктивным сопротивлением, его значение зависит от числа витков, плотности намотки, наличия железного сердечника, диаметра катушки и сердечника. Причиной индуктивного сопротивления служит явление самоиндукции. Оно состоит в том, что изменение магнитного поля, которое происходит при изменении силы тока, вызывает появление электродвижущей силы, которая создает ток самоиндукции, направленный всегда так, что своим магнитным действием он препятствует изменению поля первичного тока.

Вопрос. Ученик 2.

Чтобы не слепить зрителей резким переходом от темноты к свету, во многих театрах и кинотеатрах свет после окончания акта или сеанса включают постепенно. Это можно осуществить двумя способами. Какими? Какой избрать? (Это можно осуществить с помощью реостата либо с помощью катушки с железным сердечником. Второй способ экономичней, так как увеличивает  безваттное сопротивление, таки образом нет расхода на нагрев)

Задание  2.  Вопросы в виде фраз. Которые характеризуют определенное физическое понятие.  Две подсказки. Если правильный ответ был дан без подсказки, за него начисляют 3 балла, после первой – 2 балла, после второй – 1 балл.

1 Есть в любом теле-

а) очень маленький

б) имеет наименьший отрицательный заряд.  (электрон)

2. Есть на всех электростанциях

а) часто имеет паровую турбину

б) вырабатывает переменный ток (генератор переменного тока)

3. Написано возле всех розеток в школе

А) 220

Б) среднее значение напряжения в цепях переменного тока (действующее значение напряжения)

4. Там где есть одно есть и другое

А) их действие на расстоянии проявляется

Б) связаны с ускоренно движущимися  зарядами (электромагнитное поле)

5. вечно возвращают в исходное состояние

А)повторяются

Б)в контуре (свободные ЭМ колебания)

6. ведет себя так же как и масса

А) не дает току мгновенно достигнуть максимального значения

Б) характеристика катушки (индуктивность)

7. очень активно

А) с током причина  нагрева

Б) противодействие току (активное сопротивление)

8. Чем меньше R тем выражен он четче и сильней

А) лишь от катушки с конденсатором зависит

Б) усилит амплитуду без проблем (резонанс)

9.Е е упорно уменьшаем

А) в быту не платим за нее

Б) а предприятия даже счетчики отдельные имеют на нее (реактивная мощность)

10. С ним конфорт у нас безмежный

А) в октябре вечером без него делать нечего

Б) с ним мы смотрим телевизор, греем чай, белье стираем

   (переменный ток)

11. Сбербанк зарядов

А) на схеме  две параллельно-вертикальные черты

Б) внутри бумага, воздух и т.д. (конденсатор)

12 . Есть у стрелочки часов, у Земли есть тоже

А) может час быть может год

Б) для него есть формулы Гюйгенса и Томсона (период)

Задание 3. 

Задание 4. Интервьюирование за пределами школы

Какой ток в вашей осветительной сети? Что это значит?

(переменный: ток меняющий 100 раз в секунду свое направление, причем меняется сила тока и напряжение)

Как узнать ток постоянный или переменный?

(Один из способов, не требующий никаких приборов. Надо взять какой-нибудь тонкий блестящий предмет – ножницы, нож, вязальную спицу и, став спиной к зажженной электрической лампе,  держать его на вытянутой руке на расстоянии 50 см от глаз. Затем привести предмет в быстрые колебания и наблюдать отраженный свет. Если при этом видна равномерно светящаяся полоса, то ток, идущий через лампу постоянный (рис 2). Если полоса распадается на ряд чередующихся светлых и темных участков, то сеть питается переменным током)

Какова стандартная частота тока? Почему именно такая?

(Частота – число периодов в секунду  - 50 Гц. Такая частота обеспечивает возможность применения переменного тока для освещения. Раскаленный волосок электрической лампочки не успевает сильно остыть за то время, в течение которого сила тока равна или почти равна нулю. Кроме того, и наш глаз не может подметить быстро следующих колебаний освещенности.)

Почему нельзя прибор, в паспорте которого указано, что он предназначен для переменного тока, включать в сеть постоянного тока?

(Выйдет из строя, произойдет перегорание проводящих частей.)

Почему нельзя заряжать аккумулятор переменным током?

(Зарядка не возможна, так как химическая реакция будет протекать, изменяя направление с частотой тока и перераспределение зарядов не произойдет)

Будет ли электромагнит работать от переменного тока так же,  как от постоянного?

Да.  Проверим на опыте.

Опыт 2. Полюсы электромагнита в цепи переменного  тока будут меняться с частотой тока. Притянутые к электромагниту предметы хотя и вибрируют но не отпадают. Существуют электроизмерительные приборы (амперметры и вольтметры), действие которых основано на втягивании мягкого железа в  катушку по которой идет ток. Они одинаково пригодны для постоянного и для переменного тока. Такие приборы очень распространены; их называют электромагнитными.

Как получить переменный ток?

(Можно зарядить конденсатор и подключить его к катушке, используя транзистор и источником питания. Можно подпитывать контур, создавая в нем автоколебания тока. Или вращать катушку между полюсами магнита, через полукольца и щеточки снимая переменный ток.)

Опыт 3. Возьмем конденсатор емкостью 2 мкФ. Включим его последовательно с лампочкой в осветительную сеть (рис 3). Будет ли гореть лампочка? Если ток постоянный, то действительно, он через разомкнутую цепь проходить не будет (так как пластинки конденсатора разделены слоем изолятора) и лампочка не загорится. А если ток переменный? Испытаем на опыте. Лампочка горит хотя и не полным накалом! Как изменится накал лампы если конденсатор будет пробит и цепь в этом месте замкнется? Проверим на опыте. Замкнем клеммы конденсатора, свечение лампочки достигает полной яркости. «Прохождение» тока через конденсатор совсем не похоже на постоянный ток проводимости. Представим себе теперь, что значение потенциала на гнездах розетки и его знак меняются по законам переменного тока. Тогда и разность потенциалов между гнездами розетки и соответствующими пластинами также все время будет меняться. В цепи будет идти ток то от розетки к пластине от пластины к розетке.

Задание 5

Составьте фрагмент логически завершенного текста , используя ниже приведенные слова:

 ЭДС  индукции.  Ротор.  Полюса магнита.  Магнитное.  Статор.  Переменное. Индукционный ток.  Вращаться. Поле.

Цепь. Опережает. Конденсатор.  Напряжение.  Идеальный.  Ток.  Активное сопротивление. Im = CUmω.

Транзистор.  Источник питания.  Автоколебания.  Генератор.  Контур.  Незатухающие колебания.

Гибель.  Воздух.  Генератор.  Дамбы.  Углекислый газ.  Рыба.  Повышение температуры.  Электростанции

Ученик 1. История первая: Тесла и его мысли о генераторе переменного тока.

Несмотря на то что в 1876 году повсеместно использовался постоянный ток, Тесла чувствовал. Что переменный ток выгоднее и интуиция его не подвела.

С осени 1876 года, продолжая увлекаться изучением электричества, он особенно охотно работал в лаборатории профессора Якова Пешля. На лекциях по электротехнике у Теслы зародилась мысль о несовершенстве машин постоянного тока. Еще не видя в натуре ни одной подобной машины, он в своем воображении совершенно ясно представил себе не только схему ее, но и конструктивные особенности и быстро пришел к убеждению в возможности и необходимости отказаться от электрических машин постоянного тока и перейти к использованию переменного тока. Мысль эта, будь она высказана в те годы, несомненно, была бы встречена как абсурдная. Да и кто бы поверил доводам юноши, никогда не видавшего ни одной электрической машины ни постоянного, ни переменного тока! Однако чем больше Тесла размышлял о достоинствах переменного тока, тем более он был убежден в своей правоте.

Идея для Теслы была ясна, но конструктивное оформление генератора и особенно электродвигателя переменного тока найти было не так-то легко. Тесла был убежден в полной осуществимости своей идеи и высказал ее профессору Пешлю. Но такая мысль показалась профессору кощунством. Целую лекцию посвятил он тому, чтобы перед всем курсам опровергнуть доводы Теслы. Шаг за шагом разбивал он их и в конце концов, казалось, убедил юного изобретателя в неосуществимости его идеи.

– Тесла, несомненно, совершит великие дела, – говорил Пешль, – но осуществить высказанную им идею ему никогда не удастся. То, что предлагает Тесла, сходно с действием гравитационных сил (сил всемирного тяготения. – Б. Р.), которые никогда не смогут вызвать вращения. Тесла вздумал создать вечный двигатель, перпетуум-мобиле, а это невозможно. Отбросьте же, дорогой Тесла, эти мысли и направьте ваши усилия на что-либо более реальное.

Что мог возразить профессору юноша, еще не имевший опыта? Однако один из аргументов Пешля – невозможность притяжением и отталкиванием магнитных полюсов создать вращение – показался Тесле несостоятельным. Его не остановило безапелляционное суждение такого авторитетного профессора, каким был Пешль. Тесла сам построил модель машины Грамма и внес в нее немало усовершенствований. Экспериментируя с этой моделью, он пришел к ряду весьма важных и оригинальных выводов. Как выяснилось позднее, многие электротехники, имевшие значительный практический опыт, пытались так же, как и он, превратить машину постоянного тока в двигатель переменного тока. Это были уже вполне самостоятельные искания. В них, правда, Тесла еще не находил опытного опровержения взглядов Пешля, однако интуитивно он чувствовал, что идет по правильному пути. В своей автобиографии он писал позднее:

«Интуиция – это нечто такое, что опережает точное знание. Наш мозг обладает, без сомнения, очень чувствительными нервными клетками, что позволяет ощущать истину, даже когда она еще недоступна логическим выводам или другим умственным усилиям. Под воздействием авторитета профессора я на некоторое время отказался от своей идеи, но быстро пришел к выводу, что я прав. И я принялся за работу со всем жаром и беспредельной верой юности».

Действительно, самостоятельность мысли, проявленная Теслой уже в этом юном возрасте (ему не было еще и двадцати одного года), чрезвычайно характерна для всего его научного творчества. Несмотря на повсеместное распространение постоянного тока, для Теслы уже тогда была ясна необходимость внимательного изучения свойств переменных токов. Мысль эта не покидала Теслу во все годы учения в Высшей технической школе. Она настолько овладела им, что, запустив основные занятия в школе, он дни и ночи проводил в поисках решения поставленной задачи – найти принцип, на основе которого можно было бы создать электродвигатель переменного тока.

В один из февральских дней 1882 года Тесла, едва оправившийся после болезни, прогуливался со своим школьным другом Сцигети в городском парке Будапешта. Друзья любовались великолепной картиной захода солнца. Тесла был в особо приподнятом настроении. Он цитировал любимых поэтов, читал наизусть строки из Гёте, радуясь, что болезнь не изгладила из памяти стихи, знакомые еще с детства:

Взгляни: уж солнце стало озарять

Сады и хижины прощальными лучами.

Оно заходит там, скрывается вдали

И пробуждает жизнь иного края…

О, дайте крылья мне, чтоб улететь с земли

И мчаться вслед за ним, в пути не уставая![3]

Произнеся эти слова, Тесла замер. Сцигети, не решаясь нарушить молчание, смотрел на длинную фигуру друга, находившегося как бы в состоянии транса. Через несколько минут, глядя на заходящее солнце, Тесла заговорил:

– А все-таки оно будет вращаться и в обратном направлении. Все зависит от моего желания.

Сцигети, думая, что слова эти относятся к заходящему солнцу, не мог понять, что происходит с Теслой. Но Никола, увлеченный своими мыслями, быстро начал чертить тростью на песке схему электродвигателя переменного тока, основанного на использовании того, что впоследствии было названо вращающимся магнитным полем.

«В одно мгновение, – писал Тесла в автобиографии, – истина была открыта. Своею тростью я сделал на песке набросок принципа, который изложил шесть лет спустя на конференции в Американском институте электроинженеров. И мой друг, находившийся рядом со мною, понял мою мысль и выразил полное согласие с ней».

Подготовленное многолетними размышлениями открытие возможности создания и использования вращающегося магнитного поля – одно из величайших завоеваний технической мысли XIX века, ставшее основой всей современной электротехники, – действительно пришло внезапно. Но это не было случайностью. Ни одно открытие не может возникнуть по наитию, без предварительных длительных размышлений и ясного представления стоящей перед изобретателем задачи. Рассказ об обстоятельствах, при которых было сделано это открытие, может быть поставлен в один ряд с легендами об открытии Архимедом своего знаменитого закона, о яблоке, упавшем с дерева перед Ньютоном, или о кипящем чайнике, крышка которого привлекла внимание Джемса Уатта. Все они справедливо говорят о последней, заключительной стадии великих открытий, подготовленных большими, порой многолетними поисками.

Ученик 2. История вторая: Изобретатели  электрогенератора

Вначале электрогенераторы и электродвигатели развивались независимо друг от друга, как две совершенно разные машины. Первый изобретатель электрического генератора, основанного на принципе электромагнитной индукции, пожелал остаться неизвестным. Произошло это так. Вскоре после опубликования доклада Фарадея в Королевском обществе, в котором было изложено открытие электромагнитной индукции, ученый нашел в своем почтовом ящике письмо, подписанное инициалами Р. М. Оно содержало описание первого в мире синхронного генератора и приложенный к нему чертеж.

Фарадей, внимательно разобравшись в этом проекте, направил письмо Р. М. и чертеж в тот же журнал, в котором был в свое время помещен его доклад, надеясь, что неизвестный изобретатель, следя за журналом, увидит опубликованным не только свой проект, но и сопровождающее его письмо Фарадея, исключительно высоко оценивающее изобретение Р. М.

Действительно, спустя почти полгода Р. М. прислал в редакцию журнала дополнительные разъяснения и описание предложенной им конструкции электрогенератора, но и на этот раз пожелал остаться неизвестным. Имя истинного создателя первого электромагнитного генератора так и осталось скрытым под инициалами, и человечество до сих пор, несмотря на тщательные розыски историков электротехники, остается в неведении, кому же оно обязано одним из важнейших изобретений.

Машина Р. М. не имела устройства для выпрямления тока и была первым генератором переменного тока. Но этот ток, казалось, не мог быть использован для дугового освещения, электролиза, телеграфа, уже прочно вошедших в жизнь. Необходимо было, по мысли конструкторов того времени, создать машину, в которой можно было бы получать ток постоянным по направлению и величине.

Почти одновременно с Р. М. конструированием генераторов занимались братья Пикси и профессор физики Лондонского университета и член Королевского общества В. Риччи. Созданные ими машины имели специальное устройство для выпрямления переменного тока в постоянный – так называемый коллектор

С этого времени начинается быстрый рост применения электродвигателей и все расширяющееся потребление электроэнергии, чему немало способствовало изобретение П. Н. Яблочковым способа освещения с помощью так называемой «свечи Яблочкова» – дуговой электролампы с параллельным расположением углей.

Простота и удобство «свечей Яблочкова», заменивших дорогие, сложные и громоздкие дуговые фонари с регуляторами для непрерывного сближения сгорающих углей, вызвали их повсеместное распространение, и вскоре «свет Яблочкова», «русский» или «северный» свет, освещал бульвары Парижа, набережные Темзы, проспекты столицы России и даже древние города Камбоджи. Это было подлинным триумфом русского изобретателя.

Но для питания этих свечей электроэнергией потребовалось создание особых электрогенераторов, дающих не постоянный, а переменный ток, то есть ток, хотя бы и не часто, но непрерывно меняющий свою величину и направление. Это было необходимо потому, что угли, соединенные с разными полюсами генератора постоянного тока, сгорали неравномерно – анод, подключенный к положительному, сгорал вдвое быстрее катода. Переменный ток попеременно превращал анод в катод и тем самым обеспечивал равномерное сгорание углей. Специально для питания «свечей Яблочкова» и был создан самим П. Н. Яблочковым, а затем усовершенствован французскими инженерами Лонтеном и Граммом генератор переменного тока. Однако о двигателе переменного тока еще не возникало и мысли.

Ученик 3. История  третья: Ниагарский водопад.

Следующим большим событием в истории переменных токов была постройка самой крупной в мире в те годы гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде.

Этот величайший в мире водопад давно уже привлекал внимание предпринимателей, мечтавших об использовании его энергии. Еще в 1886 году была создана специальная компания по изучению возможности постройки гидроэлектрической станции. Общая мощность водопада была определена в 9 миллионов киловатт, и компания объявила международный конкурс на лучший проект станции. В состав жюри конкурса вошли виднейшие специалисты под председательством знаменитого английского физика Вильяма Томсона (лорда Кельвина). За лучший проект была установлена премия в 3 тысячи долларов.

Однако ни одно из тридцати поступивших предложений не было принято, а наиболее солидные электротехнические компании вообще отказались принять участие в конкурсе.

Пуск Ниагарской станции явился последним триумфом двухфазного тока. Несомненные преимущества трехфазного тока вытеснили менее совершенный двухфазный не только в Европе, но и в США. Саму Ниагарскую станцию вскоре переоборудовали, установив на ней трехфазные генераторы.

Оценивая работы Николы Теслы в области многофазных токов, выдающийся американский ученый Эдвин Галард Армстронг писал: «…только одно это открытие многофазных токов и индукционного мотора было бы достаточно, чтобы обеспечить имени Теслы вечную славу, даже если бы он, кроме этого, ничего не сделал».

Но он сделал еще многое…

Ученик 4. История четвертая:Переменные токи высокой частоты

Однако практическое применение токов высокой частоты для самых разнообразных целей требовало изучения на первый взгляд самых различных, не связанных между собой вопросов. Эти-то эксперименты в широком масштабе и начал проводить в своей лаборатории Никола Тесла.

Начав систематические опыты с токами высокой частоты и высокого напряжения, Тесла должен был прежде всего разработать меры защиты от опасности поражения электрическим током. Эта частная, вспомогательная, но весьма важная задача привела его к открытиям, заложившим основу электротерапии – обширной области современной медицины.

Ход мыслей Николы Теслы был чрезвычайно оригинален. Известно, рассуждал он, что постоянный ток низкого напряжения (до 36 вольт) не оказывает вредных действий на человека. По мере повышения напряжения возможность поражения быстро возрастает.

С увеличением напряжения, поскольку сопротивление тела человека практически неизменно, сила тока так же увеличивается и достигает при 120 вольтах угрожающей величины. Более высокое напряжение становится опасным для здоровья и жизни людей.

Иное дело ток переменный. Для него предел опасного напряжения значительно выше, чем для постоянного, и этот предел отодвигается с повышением частоты. Известно, что электромагнитные волны очень высокой частоты не оказывают никакого болезненного действия на человека. Пример тому свет, воспринимаемый при нормальной яркости здоровым глазом без всяких болезненных ощущений. В пределах каких же частот и напряжений переменный ток опасен? Где начинается зона безопасного тока?

Шаг за шагом исследовал Тесла действие переменного электрического тока на человека при разных частотах и напряжениях. Опыты он проводил на самом себе. Сначала через пальцы одной руки, затем через обе руки, наконец через все тело пропускал он токи высокого напряжения и высокой частоты. Исследования показали, что действие электрического тока на человеческий организм складывается из двух составляющих: воздействия тока на ткани и клетки нагревом и непосредственного воздействия тока на нервные клетки.

Оказалось, что нагревание далеко не всегда вызывает разрушительные и болезненные последствия, а воздействие тока на нервные клетки прекращается при частоте свыше 700 периодов, аналогично тому, как слух человека не реагирует на колебания свыше 2 тысяч в секунду, а глаз – на колебания за пределами видимых цветов спектра.

Так была установлена безопасность токов высоких частот даже при высоких напряжениях. Более того, тепловые действия этих токов могли быть использованы в медицине, и это открытие Николы Теслы нашло широкое применение: диатермия, лечение УВЧ и другие методы электротерапии есть прямое следствие его исследований. Тесла сам разработал ряд электротермических аппаратов и приборов для медицины, получивших большое распространение как в США, так и в Европе. Его открытие было затем развито другими выдающимися электриками и врачами.

Однажды, занимаясь опытами с токами высокой частоты и доведя напряжение их до 2 миллионов вольт, Тесла случайно приблизил к аппаратуре медный диск, окрашенный черной краской. В то же мгновение густое черное облако окутало диск и тотчас поднялось вверх, а сам диск заблестел, словно чья-то невидимая рука соскоблила всю краску и отполировала его.

Необычайность всех открытий Николы Теслы и огромный авторитет его привлекли внимание руководителей Американского института электроинженеров, вновь, как и три года назад, пригласивших Теслу прочесть лекцию о своих работах. Тесла избрал тему: «Опыты с переменными токами весьма высокой частоты и их использование для искусственного освещения».

По традиции, установившейся с первых лет существования института, было разослано ограниченное число приглашений лишь самым выдающимся электротехникам. Перед такой избранной аудиторией 20 мая 1892 года Тесла и прочел одну из своих самых вдохновенных лекций и продемонстрировал опыты, уже осуществленные им в своей лаборатории.

– Нет ничего, что в большей степени могло бы привлечь внимание человека и заслужило бы быть предметом изучения, чем природа. Понять ее огромный механизм, открыть ее созидательные силы и познать законы, управляющие ею, – величайшая цель человеческого разума, – этими словами начал Тесла свое выступление.

И мы, следуя примеру Теслы, приступим к использованию хотя бы уже установленных законов природы.

Вам предлагается задание по моему указанию вы отвечаете на вопрос, поднимая карточку с выбранным номером ответа. (Сторона карточки обращенная к учителю, может быть окрашена в определенный цвет)

Задание 6

В рамке, равномерно вращающейся в однородном магнитном поле, вследствие изменения потока магнитной индукции через рамку возникает гармоническая ЭДС. Пусть за время t рамка поворачивается.

                    I.            Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея в рамке возникает ЭДС индукции, равная…

                  II.            Потока магнитной индукции, пронизывающий рамку, равен…

                III.            Угол поворота рамки определяется как произведение…

               IV.            На примере механических гармонических колебаний мы видели, что скорость изменения колеблющейся величины опережает по фазе на π/2 изменение самой величины, следовательно, ЭДС индукции в момент t  равна…

                 V.            Амплитудное значение ЭДС индукции равно…

1.       BScosα.  2.  ωt.  3. – ΔΦ/ Δt.  4.  Emsinωt.  5.  BSω.

Ответ:  I – 3;   II – 1;   II – 2;  I IV – 4;   V – 5.

Задание 7.

Напряжение на участке цепи при постоянной силе тока численно равно работе, которую совершает источник при прохождении по этому участку единицы количества электричества.

                    I.            Следовательно, при прохождении по участку количества электричества q  совершается работа…

                  II.            Количество электричества, прошедшее по участку за время t, равно…

                III.            Используя полученные ранее соотношения, получаем выражние для работы постоянного электрического тока…

                IV.            Мощность в цепи постоянного тока равна…

                  V.            Цепи переменного тока характеризуются действующими значениями силы тока и напряжения и средней ( за период) мощностью, которая равна…

1.       IU.  2.   Uq.  3.  It.  4.  IUt.  5.  IUcosωt.

Ответ: I – 2;   II – 3;   III – 4;   IV – 1;   V – 5.

Задание 8.

В сеть переменного тока напряжением 110 В включен последовательно конденсатор емкостью 50 мкФ и катушка индуктивностью 20 мГн с активным сопротивлением 4 Ом. Определите:

Максимальное значение напряжения в цепи (В);
Собственную частоту колебательного контура (Гц);
Индуктивное сопротивление (Ом);
Полное сопротивление при резонансе (Ом);
Максимальное значение силы тока при резонансе (А).

1)       20.  2)   155.  3)   38,8.  4)   4.  5)  160.

Ответ: I -  2; II – 5;   III – 1;   IV – 4;   V – 3.

Решение:  Um  =   U√2 = 110*1,4 = 155 В;

  √ = 1/2π √LC = 160 Гц;

   Xl  = ωL= 20 Ом;

  Z = R = 4 Ом;

   Im  = Um /R = 38,8 А

Д/З Вольтметр на щетках электродвигателя показывает напряжение 120 В, амперметр 450 А. Определите:

1.     Общее сопротивление (Ом);

2.     Индуктивное сопротивление, если активное сопротивление обмотки двигателя 0,247 Ом;

3.      Полную мощность источника тока (кВт);

4.     Количество теплоты, которое выделяется каждую секунду в цепи (кДж).

1)    0,1. 2)  0,267. 3)  54. 4) 50.

Решение; Z = Um/ Im   = 0,267  Ом;

   Xl  = √Z2  - R2 = 0,1 Ом;

P = IU = 54 кВт;

Q = I2Rt = 50 кДж.

Задание 9

 Мозговой штурм

Сборник качественных задач Тульчинский стр 130 № 1346, 1347

В подводящих проводах текут постоянный и переменный токи. Какой ток будет в ветвях C, R и  L (рис.)? Индуктивность считать значительной.

Звуковой генератор служит для получения синусоидального напряжения, частоту которого можно изменять в широких пределах (обычно от20 Гц до 150 кГц). Если собрать цепь по схеме смотри рисунок  и постепенно увеличивать частоту тока в цепи, то что будет наблюдаться.(Лампа А сначала горит ярко,  

затем все слабее м, наконц, гаснет; лампа В сначала не горит, затем начинает светиться, а по мере увеличения частоты яркость свечения ее увеличивается. Объясняется зависимостью сопротивлений от частоты…)

Итак подведем итоги. (Оцениваю с использованием баллов которые выставляет лаборант по моему указанию и можно сразу оценить явно активных учащихся, тех кто готовил опыты и рассказывал истории)

Минуту внимания. Так как здесь находятся знатоки ЭМК. Вашему вниманию реклама. У нас в гостях гуманитарии, которым таки понадобилась физика…

Итак, анализируя услышанное, ответьте:

Что мы еще должны изучать? (ЭМ волны)

Хорошо. А как на счет электротехники? Многофазные токи и их применение, а после излучения.

До новых встреч!