DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL zpracovaný v rámci projektu Registrační číslo: CZ.1.07/1.5.00/34.0807 Název projektu: EU peníze středním školám Gymnázium a Střední odborná škola, Podbořany, příspěvková organizace Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: Elektřina a magnetismus Ověření ve výuce Třída: Septima Datum: 17. 10. 2012 Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Jiří Truhlář. Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz; ISSN 1802-4785. Provozuje Národní ústav pro vzdělávání, školské poradenské zařízení a zařízení pro další vzdělávání pedagogických pracovníků (NÚV).

TÉMA: elektromagnetické kmitání a vlnění PŘEDMĚT: fyzika KLÍČOVÁ SLOVA: kmitání, oscilátor, rezonance JMÉNO AUTORA: Ing. Jiří Truhlář

Metodický pokyn: - určeno pro výuku fyziky na SŠ (dle zařazení v ŠVP) - zahrnuje: 1. výklad učiva 2. cvičení – příklady 3. obrazová část

Elektromagnetické kmitání a vlnění

V elektromagnetickém oscilátoru se periodicky mění energie elektrického pole v energii magnetického pole a naopak. Nejjednodušším elektromagnetickým oscilátorem je obvod tvořený cívkou a kondenzátorem – obvod LC nebo oscilační obvod.

Děje v oscilačním obvodu Energie elektrického a magnetického pole se postupně přeměňuje na teplo – elektromagnetické kmitání oscilačního obvodu je tlumené.

Perioda kmitání elektromagnetického oscilátoru Perioda, popř. frekvence vlastního kmitání oscilačního obvodu závisí jen na jeho parametrech (indukčnosti L a kapacitě C) obvodu a nezávisí na podmínkách, za nichž bylo kmitání oscilačního obvodu vzbuzeno.

Přehled základních vzorců

Otázka Při rezonanci dosahuje amplituda veličiny vynucených kmitů: a) minimální hodnoty, b) nulové hodnoty, c) maximální hodnoty, d) zůstává konstantní.

Nápověda Při rezonanci dosahuje amplituda veličiny vynucených kmitů: a) minimální hodnoty, b) nulové hodnoty, c) maximální hodnoty, d) zůstává konstantní.

Otázky 1) Oscilační obvod se skládá z kondenzátoru o kapacitě 100 pF a z cívky o indukčnosti 128 μH. Určete periodu a frekvenci vlastního kmitání oscilátoru. 2) Oscilační obvody mají parametry C1 = 450 pF, L1 = 2,0 μH, C2 = 1,2 nF, L2 = 7,5 × 10-7 H. Který obvod kmitá s vyšší frekvencí?

Nápověda 1) C = 100 pF = 10-10 F, L = 128 μH = 1,28 × 10-4 H; T = ?, f = ? 2) C1 = 225 pF, L1 = 2 μH, C2 = 0,6 nF, L2 = 7,5 × 10-7 H; f = ?

Otázky 3) Jakou indukčnost musí mít cívka, která tvoří oscilační obvod s kondenzátorem o kapacitě 25 pF, aby frekvence vlastního kmitání obvodu byla 10 MHz? 4) Oscilační obvod, jehož cívka má indukčnost 0,25 mH, kmitá s frekvencí vlastního kmitání 1,0 MHz. Určete kapacitu kondenzátoru v obvodu.

Nápověda 3) C = 25 pF = 2,5 × 10-11 F, f = 1,0 MHz = 1,0 × 106 Hz; L = ? 4) L = 0,25 mH = 2,5 × 10-4 H, f = 1,0 MHz = 1,0 × 106 Hz; C = ?

Obr. 1 Elektromagnetická vlna

Obr. 2 Elektromagnetický dipól

ZDROJE: Obr. 1: Hamrsmid. [cit. 2012-09-05]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW: <https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Obr%C3%A1zek19a.png> Obr. 2: Hamrsmid. [cit. 2012-04-01]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: <https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Obr%C3%A1zek19bb.png>