<<< ВСЕ МАТЕРИАЛЫ
11 класс. Виртуальный эксперимент
Параллельный колебательный контур. Резонанс токов.
Задание 11-1-rez.


Затухание β = 1 1/сек. Индуктивность = 10 Гн . Ёмкость = 2.5 мФ.
 
РЕЗОНАНС ТОКОВ.
В этой работе мы будем разбираться с графиком, который обычно рисуют при объяснении темы "Резонанс". Для этого мы возьмём параллельно соединённые конденсатор и катушку индуктивности. Подключая к ним источник тока с некоторой частотой, мы сможем получать вынужденные электромагнитные колебания (см. рис. под графиком), а при совпадении частот вынужденных и собственных колебаний контура сможем наблюдать явление резонанса - неожиданно резкое возрастание амплитуды колебаний. График этот непрост. Обратите внимание: на горизонтальной оси мы будем откладывать не время или координату, а частоту вынужденных колебаний ω (иногда здесь откладывают отношение ω0/ω частоты вынужденных колебаний к частоте собственных колебаний то есть, во сколько раз отличается частота вынужденных колебаний от резонансной в большую или меньшую сторону). По вертикали будем откладывать не силу тока в контуре (она в это время меняется по гармоническому закону, см. рис. спрва внизу под графиком), а отношение Imax/I амплитуд колебаний тока (максимальной амплитуды при резонансе к амплитуде тока при данной частоте вынужденных колебаний).
Задание. Понять суть явления резонанса токов.
Ниже вы увидите три поля для ввода параметров колебательного нашего контура. Они имеют свои пределы: индуктивность катушки контура 1 ... 7 Гн, ёмкость конденсатора 0.5 ... 3.5 мФ, коэффициент затухания 0.1 ... 5. Чтобы программа смогла принять ваши изменения, не забывайте каждый раз нажимать кнопку "График". Экспериментируйте, вводя различные параметры, стараясь увидеть, как меняется характер графика в зависимости от ваших манипуляций, и что это означает, почему так происходит. Постарайтесь найти всему объяснение.
Разобраться в этом вам помогут вопросы (см. ниже).
Десятичные дроби вводятся через точку. Ответы нужно округлять по правилам приближённых вычислений с погрешностью не более 10%.
Желаем успеха!
Индуктивность =
Гн. Ёмкость C =
мФ. Затухание β =
1/с.
1. Попробуйте вводить различные значения индуктивности от 1 до 7 Гн. Что и почему меняется в нашем графике?
1. График смещается влево при увеличении индуктивности катушки.
2. При увеличении индуктивности катушки график сужается.
3. При увеличении индуктивности катушки амплитуда колебаний не изменяется.
4. При увеличении индуктивности катушки резонансная частота уменьшается, поэтому пик резонанса на графике смещается в область более низких частот.

Ответ №:
2. Теперь не меняя индуктивности пробуйте вводить различные значения ёмкости конденсатора. Что и почему меняется в нашем графике?
1. График смещается вправо при уменьшении ёмкости конденсатора.
2. При уменьшении ёмкости конденсатора график сужается.
3. При уменьшении ёмкости конденсатора амплитуда колебаний не изменяется.
4. При при уменьшении ёмкости конденсатора резонансная частота увеличивется, поэтому пик резонанса на графике смещается в область более высоких частот.
Ответ №:
3. Вернитесь к зачениям 1 Гн для индуктивности и 2.5 мФ для ёмкости. Попробуйте менять коэффициент затухания (иначе степень потерь энергии в нашем неидеальном контуре) от 0.1 до 5. Наблюдайте за изменением графика резонанса. Из предложенных ниже утверждений выберите два, наиболее верно описывающих изменения в графике.
 1. Чем больше коэффициент затухания, тем больше резонанс.
2. Резонансная частота не зависит от коэффициента затухания.
3. Чем меньше потери энергии в контуре, тем острее резонансная кривая.
4. Чем меньше коэффициент затухания, тем меньше резонансная частота.
5. Чем больше коэффициент затухания, тем меньше амплитуда колебаний в контуре.
Ответы №№:
4. Какими двумя способами можно менять резонансную частоту f0 в широких пределах? Из предложенных ниже утверждений выберите два верных.
1. Изменить коэффициент затухания.
2. Изменить ёмкость конденсатора.
3. Изменить индуктивность катушки.
4. Изменить частоту вынужденных колебаний.
5. Изменить период вынужденных колебаний.
6. Среди этих ответов нет правильного.
Ответы №№:
5. Какими способами можно менять частоту f вынужденных колебаний в широких пределах? Из предложенных ниже утверждений выберите верное.
1. Изменить коэффициент затухания.
2. Изменить ёмкость конденсатора.
3. Изменить индуктивность катушки.
4. Изменить частоту собственных колебаний.
5. Изменить период собственных колебаний.
6. Среди этих ответов нет правильного.
Ответ №:
6. Период колебаний в контуре при резонансе равен 0.5 сек. Какими способами можно сделать, чтобы период резонансных колебаний в контуре стал равен 1 сек? Из предложенных ниже утверждений выберите все верные.
1. Увеличить ёмкость конденсатора.
2. Увеличить индуктивность контура.
3. Увеличить и ёмкость конденсатора, и индуктивность катушки каждую в 2 раза.
4. Увеличить ёмкость конденсатора в 4 раза, оставив значение индуктивности катушки прежним.
5. Увеличить индуктивность катушки в 4 раза, оставив прежней ёмкость конденсатора.
6. Увеличить индуктивность в 8 раз, а ёмкость уменьшить в 2 раза.
7. Увеличить ёмкость в 2 раза, а индуктивность уменьшить в 4 раза.
Ответы №№:
7. Подберите такие L и C для нашего случая, чтобы период колебаний при резонансе был равен 1 сек (ω = 6.28 1/сек)? Проверьте ваши данные на нашей модели. В ответе укажите индуктивность в Гн, а ёмкость мФ без наименований, разделив числа точкой с запятой и пробелом.
Ответы: Гн; мФ
8. Радиостанция "Маяк" работает на частоте 549 кГц (546 м). Какой должна быть индуктивность контура при ёмкости конденсатора 100 пФ для приёма этой радиостанции? В ответе укажите индуктивность в мкГн.
Ответ: мкГн