التشابه بين الجداول الميكانيكية والكهرومغناطيسية. التشابه بين الاهتزازات الميكانيكية والكهرومغناطيسية - المعرفة هايبر ماركت

التذبذبات الكهرومغناطيسية. الاهتزازات الكهربائية الحرة والقسرية في الدائرة المتأرجحة.

الاهتزازات الكهرومغناطيسية - التذبذبات المترابطة للمجالات الكهربائية والمغناطيسية.

تظهر الاهتزازات الكهرومغناطيسية في الدوائر الكهربائية المختلفة. وفي الوقت نفسه، تتقلب كمية الشحنة والجهد والتيار والتوتر المجال الكهربائي، تعريفي المجال المغنطيسيوغيرها من الكميات الكهروديناميكية.

التذبذبات الكهرومغناطيسية الحرةتنشأ في نظام كهرومغناطيسي بعد إخراجه من حالة التوازن، على سبيل المثال، عن طريق نقل شحنة إلى مكثف أو تغيير التيار في قسم من الدائرة.

هذه هي التذبذبات مخمد، حيث يتم إنفاق الطاقة المنقولة إلى النظام على التدفئة والعمليات الأخرى.

التذبذبات الكهرومغناطيسية القسرية- التذبذبات غير المخمدة في الدائرة الناتجة عن تغير المجال الكهرومغناطيسي الجيبي الخارجي بشكل دوري.

يتم وصف التذبذبات الكهرومغناطيسية بنفس القوانين الميكانيكية، على الرغم من أن الطبيعة الفيزيائية لهذه التذبذبات مختلفة تمامًا.

الاهتزازات الكهربائية - حالة خاصةالكهرومغناطيسية، عندما تؤخذ في الاعتبار اهتزازات الكميات الكهربائية فقط. في هذه الحالة يتحدثون عنها تيار متغير، الجهد، الطاقة، الخ.

دائرة التذبذب

الدائرة التذبذبية هي دائرة كهربائية تتكون من مكثف متصل على التوالي بسعة C وملف بمحاثة Lومقاوم ذو مقاومة R. دائرة مثالية - إذا كان من الممكن إهمال المقاومة، فهذا يعني فقط مكثف C وملف مثالي L.

تتميز حالة التوازن المستقر للدائرة التذبذبية بالحد الأدنى من طاقة المجال الكهربائي (المكثف غير مشحون) والمجال المغناطيسي (لا يوجد تيار عبر الملف).

خصائص الاهتزازات الكهرومغناطيسية

تشبيه الاهتزازات الميكانيكية والكهرومغناطيسية

تحديد:	الاهتزازات الميكانيكية	الاهتزازات الكهرومغناطيسية
الكميات المعبرة عن خصائص النظام نفسه (معلمات النظام):	م- الكتلة (كجم) ك- صلابة الربيع (N/m)	لام- الحث (ح) 1/ج- مقلوب السعة (1/F)
الكميات التي تميز حالة النظام:	الطاقة الحركية (ي) الطاقة المحتملة (ي) س - النزوح (م)	الطاقة الكهربائية (ي) الطاقة المغناطيسية (ي) ف - شحن المكثف (C)
الكميات التي تعبر عن التغيرات في حالة النظام:	ت = س"(ر) السرعة – سرعة الإزاحة (م/ث)	أنا = ف"(ر) القوة الحالية - معدل تغير الشحن (A)
خصائص أخرى: تي = 1 / ν تي=2π/ω ω=2πν	تي- فترة التذبذب زمن التذبذب الكامل (الذبذبات)
	ν- التردد - عدد التذبذبات لكل وحدة زمنية (هرتز)
	ω - عدد التردد الدوري للتذبذبات في 2π ثانية (هرتز)
	φ=ωt – مرحلة التذبذب - توضح أي جزء من قيمة السعة تأخذه قيمة التذبذب حاليًا، على سبيل المثال.تحدد المرحلة حالة النظام المتذبذب في أي وقت ر.

حيث ف" هي المشتقة الثانية للشحنة بالنسبة للزمن.

ضخامة هو التردد الدوري. تصف المعادلات نفسها التقلبات في التيار والجهد والكميات الكهربائية والمغناطيسية الأخرى.

أحد حلول المعادلة (1) هو الدالة التوافقية

هذه هي المعادلة المتكاملة للاهتزازات التوافقية.

فترة التذبذب في الدائرة (صيغة طومسون):

الكمية φ = ώt + φ 0 ، تحت علامة الجيب أو جيب التمام، هي مرحلة التذبذب.

التيار في الدائرة يساوي مشتقة الشحنة بالنسبة للزمن، ويمكن التعبير عنها

يختلف الجهد الموجود على لوحات المكثف وفقًا للقانون:

حيث الحد الأقصى =ωq الحد الأقصى - السعة الحالية (A)،

U ماكس = ف ماكس /C - سعة الجهد (V)

يمارس: لكل حالة من حالات الدائرة التذبذبية، اكتب قيم الشحنة على المكثف، والتيار في الملف، وقوة المجال الكهربائي، وتحريض المجال المغناطيسي، والطاقة الكهربائية والمغناطيسية.

§ 29. التشابه بين الاهتزازات الميكانيكية والكهرومغناطيسية

تشبه التذبذبات الكهرومغناطيسية في الدائرة التذبذبات الميكانيكية الحرة، على سبيل المثال، مع تذبذبات الجسم المثبت على الزنبرك (البندول الزنبركي). ولا يتعلق التشابه بطبيعة الكميات نفسها التي تتغير دوريا، بل يتعلق بعمليات التغير الدوري بكميات مختلفة.

أثناء الاهتزازات الميكانيكية، تتغير إحداثيات الجسم بشكل دوري Xوإسقاط سرعته الخامس سومع التذبذبات الكهرومغناطيسية تتغير الشحنة سمكثف والتيار أنافي السلسلة. يتم تفسير الطبيعة المتطابقة للتغير في الكميات (الميكانيكية والكهربائية) بحقيقة وجود تشابه في الظروف التي تنشأ في ظلها الاهتزازات الميكانيكية والكهرومغناطيسية.

تعود عودة الجسم إلى موضع توازنه على الزنبرك إلى القوة المرنة F x extr، التي تتناسب مع إزاحة الجسم من موضع التوازن. عامل التناسب هو صلابة الربيع ك.

يحدث تفريغ المكثف (ظهور تيار) بسبب الجهد الكهربي بين ألواح المكثف، والذي يتناسب مع الشحنة س. معامل التناسب هو مقلوب السعة، منذ ذلك الحين

كما أن الجسم، بسبب القصور الذاتي، لا تزيد سرعته إلا تدريجيًا تحت تأثير القوة، ولا تصبح هذه السرعة صفرًا فورًا بعد توقف القوة، التيار الكهربائيفي الملف بسبب ظاهرة الحث الذاتي يزداد تدريجياً تحت تأثير الجهد ولا يختفي فوراً عندما يصبح هذا الجهد صفراً. تلعب محاثة الدائرة L نفس دور كتلة الجسم ممع الاهتزازات الميكانيكية. على التوالى الطاقة الحركيةالجسم يشبه طاقة المجال المغناطيسي للتيار

إن شحن مكثف من بطارية يشبه نقل الطاقة الكامنة إلى جسم متصل بنابض عندما يتم إزاحة الجسم مسافة x m من موضع التوازن (الشكل 4.5، أ). وبمقارنة هذا التعبير مع طاقة المكثف، نلاحظ أن صلابة الزنبرك k تلعب نفس الدور أثناء الاهتزازات الميكانيكية مثل القيمة المتبادلة للسعة أثناء الاهتزازات الكهرومغناطيسية. في هذه الحالة، يتوافق الإحداثي الأولي x m مع الشحنة q m.

يتوافق ظهور التيار i في الدائرة الكهربائية مع ظهور سرعة الجسم v x في النظام التذبذبي الميكانيكي تحت تأثير القوة المرنة للزنبرك (الشكل 4.5، ب).

إن اللحظة الزمنية التي يتم فيها تفريغ المكثف ويصل التيار إلى الحد الأقصى تشبه اللحظة الزمنية التي يمر فيها الجسم عبر موضع التوازن بأقصى سرعة (الشكل 4.5، ج).

بعد ذلك، سيبدأ المكثف في إعادة الشحن أثناء التذبذبات الكهرومغناطيسية، وسيبدأ الجسم أثناء التذبذبات الميكانيكية في التحول إلى يسار موضع التوازن (الشكل 4.5، د). بعد مرور نصف الفترة T، سيتم إعادة شحن المكثف بالكامل وسيصبح التيار صفراً.

مع الاهتزازات الميكانيكية، يتوافق هذا مع انحراف الجسم إلى الموضع الأيسر الأقصى، عندما تكون سرعته صفر (الشكل 4.5، هـ). يمكن تلخيص المراسلات بين الكميات الميكانيكية والكهربائية أثناء العمليات التذبذبية في جدول.

هناك اهتزازات كهرومغناطيسية وميكانيكية طبيعة مختلفة، ولكن يتم وصفها بنفس المعادلات.

أسئلة للفقرة

1. ما هو التشابه بين التذبذبات الكهرومغناطيسية في الدائرة وتذبذبات البندول الزنبركي؟

2. ما هي الظاهرة التي لا يختفي فيها التيار الكهربائي في الدائرة المتذبذبة فوراً عندما يصبح الجهد عبر المكثف صفراً؟

القيمة الرئيسية لمواد العرض التقديمي هي وضوح الديناميكيات الموضحة خطوة بخطوة لتشكيل المفاهيم المتعلقة بقوانين التذبذبات الميكانيكية وخاصة الكهرومغناطيسية في الأنظمة التذبذبية.

تحميل:

التسميات التوضيحية للشرائح:

التشابه بين الاهتزازات الميكانيكية والكهرومغناطيسية. لطلاب الصف الحادي عشر بمنطقة بيلغورود Gubkin MBOU "المدرسة الثانوية رقم 3" Skarzhinsky Y.Kh. ©

الدائرة التذبذبية

الدائرة المتذبذبة الدائرة المتذبذبة في غياب R النشط

نظام التذبذب الكهربائي نظام التذبذب الميكانيكي

نظام تذبذب كهربائي مع الطاقة الكامنة لمكثف مشحون نظام تذبذب ميكانيكي مع الطاقة الكامنة لزنبرك مشوه

التشابه بين الاهتزازات الميكانيكية والكهرومغناطيسية. SPRING CACITOR LOAD COIL A الكميات الميكانيكية الكميات الكهربائية التنسيق x الشحن q السرعة v x التيار i الكتلة m الحث L الطاقة المحتملة kx 2/2 طاقة المجال الكهربائي ف 2/2 صلابة الزنبرك k مقلوب السعة 1/C الطاقة الحركية mv 2 / 2 طاقة المجال المغناطيسي Li 2/2

التشابه بين الاهتزازات الميكانيكية والكهرومغناطيسية. 1 أوجد طاقة المجال المغناطيسي للملف في الدائرة التذبذبية إذا كان محاثتها 5 مللي أمبير والحد الأقصى للتيار 0.6 مللي أمبير. 2 ما أقصى شحنة على ألواح المكثف في نفس الدائرة التذبذبية إذا كانت سعتها 0.1 pF؟ حل المشكلات النوعية والكمية في موضوع جديد.

العمل في المنزل: §

حول الموضوع: التطورات المنهجية والعروض والملاحظات

الأهداف والغايات الرئيسية للدرس: اختبار المعرفة والمهارات والقدرات حول الموضوع الذي يتم تناوله مع مراعاة ذلك الخصائص الفرديةتحفيز الطلاب الأقوياء على توسيع أنشطتهم...

ملخص الدرس "الاهتزازات الميكانيكية والكهرومغناطيسية"

ويمكن استخدام هذا التطور عند دراسة الموضوع في الصف الحادي عشر: "التذبذبات الكهرومغناطيسية". المادة مخصصة لدراسة موضوع جديد....

التشابه بين الاهتزازات الميكانيكية والكهرومغناطيسية

التذبذبات - عملية تغيير حالات النظام حول نقطة التوازن والتي تتكرر بدرجة أو بأخرى مع مرور الوقت.

ترتبط التذبذبات دائمًا تقريبًا بالتحول المتناوب لطاقة أحد أشكال التجلي إلى شكل آخر.

تصنيف بالطبيعة الجسدية :

- ميكانيكية (صوت، اهتزاز)
- الكهرومغناطيسية (الضوء، موجات الراديو، الحرارة)

تحديد:

السعة - أقصى انحراف لكمية متقلبة عن قيمة متوسطة معينة للنظام، أكون)
فترة - الفترة الزمنية التي يتم خلالها تكرار أي مؤشرات لحالة النظام (يقوم النظام بتذبذب كامل)، ت (ثانية)
تكرار - عدد التذبذبات لكل وحدة زمنية، ضد (هرتز، ثانية −1).

فترة التذبذب ت والتردد ضد - الكميات المتبادلة؛

تي=1/ت و ت=1/ت

في العمليات الدائرية أو الدورية، بدلا من خاصية "التردد"، يتم استخدام المفهوم دائرية (دورية)تكرار دبليو (راد / ثانية، هرتز، ثانية -1)، موضحًا عدد التذبذبات لكل 2 صوحدات الزمن:

ث = 2P/T = 2PV

تشبه التذبذبات الكهرومغناطيسية في الدائرة التذبذبات الميكانيكية الحرة (مع تذبذبات جسم متصل بزنبرك).

يشير التشابه إلى عمليات التغيرات الدورية بكميات مختلفة.
- يتم تفسير طبيعة التغير في الكميات من خلال القياس الموجود في الظروف التي تتولد فيها التذبذبات الميكانيكية والكهرومغناطيسية.

- تعود عودة الجسم إلى وضعية التوازن على الزنبرك إلى قوة مرنة تتناسب مع إزاحة الجسم من موضع التوازن.

عامل التناسب هو صلابة الربيع ك.

يحدث تفريغ المكثف (ظهور التيار) بسبب الجهد شبين لوحات المكثف، والذي يتناسب مع الشحنة س.
عامل التناسب هو 1/C، معكوس السعة (حيث أن ش = 1/ج*ف)

مثلما أنه بسبب القصور الذاتي، فإن الجسم لا تزيد سرعته إلا تدريجيًا تحت تأثير القوة، ولا تصبح هذه السرعة صفرًا فورًا بعد توقف القوة، كذلك يزداد التيار الكهربائي في الملف، بسبب ظاهرة الحث الذاتي. تحت تأثير الجهد تدريجياً ولا يختفي فوراً عندما يصبح هذا الجهد صفراً ليلعب نفس الدور الذي يلعبه وزن الجسم مفي الميكانيكا حسب الطاقة الحركية للجسم م ت (خ) ^ 2/2يتوافق مع طاقة المجال المغناطيسي للتيار لي ^ 2/2.

يتوافق شحن مكثف من البطارية مع الرسالة الموجهة إلى جسم متصل بنابض من الطاقة الكامنة عندما يتم إزاحة الجسم (على سبيل المثال بواسطة اليد) على مسافة Xm من موضع التوازن (الشكل 75، أ). وبمقارنة هذا التعبير مع طاقة المكثف، نلاحظ أن صلابة الزنبرك K تلعب دورًا في الحركة الميكانيكية. عملية تذبذبيةنفس الدور الذي تلعبه الكمية 1/C، ومقلوب السعة للتذبذبات الكهرومغناطيسية، والإحداثيات الأولية Xm تتوافق مع الشحنة Qm.

إن ظهور التيار i في الدائرة الكهربائية بسبب اختلاف الجهد يتوافق مع ظهور السرعة Vx في نظام تذبذب ميكانيكي تحت تأثير القوة المرنة للزنبرك (الشكل 75، ب)

إن اللحظة التي يتم فيها تفريغ المكثف ويصل التيار إلى الحد الأقصى تتوافق مع مرور الجسم عبر موضع التوازن بأقصى سرعة (الشكل 75، ج)

بعد ذلك، سيبدأ المكثف في إعادة الشحن، وسوف يتحول الجسم إلى يسار موضع التوازن (الشكل 75، د). بعد مرور نصف الفترة T، سيتم إعادة شحن المكثف بالكامل وسيصبح التيار صفرًا، وتتوافق هذه الحالة مع انحراف الجسم إلى أقصى موضع اليسار، عندما تكون سرعته صفرًا (الشكل 75، هـ).

>> التشابه بين الاهتزازات الميكانيكية والكهرومغناطيسية

§ 29 القياس بين الاهتزازات الميكانيكية والكهرومغناطيسية

أثناء الاهتزازات الميكانيكية، تتغير إحداثيات الجسم بشكل دوري Xوإسقاط سرعته x، ومع التذبذبات الكهرومغناطيسية تتغير شحنة q للمكثف وقوة التيار أنافي السلسلة. يتم تفسير الطبيعة المتطابقة للتغير في الكميات (الميكانيكية والكهربائية) بحقيقة وجود تشابه في الظروف التي تنشأ في ظلها الاهتزازات الميكانيكية والكهرومغناطيسية.

تعود عودة الجسم إلى موضع توازنه على الزنبرك إلى القوة المرنة F x extr، التي تتناسب مع إزاحة الجسم من موضع التوازن. معامل التناسب هو صلابة الربيع ك.

يحدث تفريغ المكثف (ظهور التيار) بسبب الجهد بين ألواح المكثف، والذي يتناسب مع الشحنة q. معامل التناسب هو مقلوب السعة، حيث أن u = q.

مثلما أنه بسبب القصور الذاتي، فإن الجسم لا تزيد سرعته إلا تدريجيًا تحت تأثير القوة ولا تصبح هذه السرعة صفرًا فورًا بعد توقف القوة، فإن التيار الكهربائي في الملف بسبب ظاهرة الحث الذاتي يزداد تدريجيًا تحت تأثير القصور الذاتي. تأثير الجهد ولا يختفي فوراً عندما يصبح هذا الجهد مساوياً للصفر. تلعب محاثة الدائرة L نفس الدور الذي تلعبه كتلة الجسم m أثناء الاهتزازات الميكانيكية. وعليه فإن الطاقة الحركية للجسم تشبه طاقة المجال المغناطيسي للتيار

إن شحن مكثف من بطارية يشبه نقل الطاقة الكامنة إلى جسم متصل بنابض عندما يتم إزاحة الجسم مسافة x m من موضع التوازن (الشكل 4.5، أ). وبمقارنة هذا التعبير مع طاقة المكثف، نلاحظ أن صلابة الزنبرك k تلعب نفس الدور أثناء الاهتزازات الميكانيكية مثل مقلوب السعة أثناء الاهتزازات الكهرومغناطيسية. في هذه الحالة، يتوافق الإحداثي الأولي x m مع الشحنة q m.

يتوافق ظهور التيار i في الدائرة الكهربائية مع ظهور سرعة الجسم x في النظام التذبذبي الميكانيكي تحت تأثير القوة المرنة للزنبرك (الشكل 4.5، ب).

مع الاهتزازات الميكانيكية، يتوافق هذا مع انحراف الجسم إلى الموضع الأيسر الأقصى، عندما تكون سرعته صفر (الشكل 4.5، د).

محتوى الدرس ملاحظات الدرسدعم إطار عرض الدرس وأساليب تسريع التقنيات التفاعلية يمارس المهام والتمارين ورش عمل الاختبار الذاتي، والدورات التدريبية، والحالات، والمهام، والواجبات المنزلية، وأسئلة المناقشة، والأسئلة البلاغية من الطلاب الرسوم التوضيحية الصوت ومقاطع الفيديو والوسائط المتعددةصور فوتوغرافية، صور، رسومات، جداول، رسوم بيانية، فكاهة، نوادر، نكت، كاريكاتير، أمثال، أقوال، كلمات متقاطعة، اقتباسات الإضافات الملخصاتالمقالات والحيل لأسرّة الأطفال الفضوليين والكتب المدرسية الأساسية والإضافية للمصطلحات الأخرى تحسين الكتب المدرسية والدروستصحيح الأخطاء في الكتاب المدرسيتحديث جزء من الكتاب المدرسي، وعناصر الابتكار في الدرس، واستبدال المعرفة القديمة بأخرى جديدة فقط للمعلمين دروس مثاليةخطة التقويم لهذا العام توصيات منهجيةبرامج المناقشة دروس متكاملة