Comunicare - însușire de noi cunoștințe

DATA: 19 noiembrie 2007

CLASA: a XI-a A

UNITATEA SCOLARA: Liceul ,,Gh. Asachi", Galati

DISCIPLINA: Fizica

TEMA: Descarcarea unui condensator (C) printr-o bobina ideala (L).

TIPUL LECTIEI: Comunicare/insusire de noi cunostinte

DURATA: 50 minute

PROPUNATOR: student Aurel Tabacaru

INDRUMATOR DE PRACTICA PEDAGOGICA: Prof. Voiculescu Florina

OBIECTIVE DE REFERINTA:

o Investigarea experimentala a descarcarii unui condensator pe rezistor si bobina;

o Descrierea si analiza calitativa din punct de vedere energetic a oscilatiilor libere intr-un circuit RLC;

o Transferul marimilor si formalismul utilizat in descrierea fenomenelor oscilatorii, indiferent de natura acestora;

o Identificarea unor aplicatii in tehnica ale circuitului oscilant.

OBIECTIVE OPERATIONALE: Elevii trebuie sa fie capabili:

O1. sa descrie calitativ procesele oscilatorii in circuitul oscilant (LC);

O2. sa explice influenta bobinei in timpul procesului de descarcare a condensatorului;

O3. sa reprezinte grafic marimile instantanee care variaza in timpul descarcarii condensatorului prin bobina;

O4. sa concluzioneze ca procesul de descarcare a unui condensator printr-o bobina se produce in mod periodic;

O5. sa identifice analogii intre oscilatiile electromagnetice libere si oscilatiile mecanice;

O6. sa demonstreze ca energia totala a circuitului oscilant (LC) este o marime care se conserva;

O7. sa deduca formula perioadei proprii de oscilatie a circuitului oscilant (LC);

O8. sa aplice formulele marimilor instantanee ale sarcinii electrice, tensiunii si intensitatii electrice, energiei si perioadei de oscilatie in rezolvarea de probleme.

STRATEGIA DIDACTICA

1. Resurse procedurale

o Metode si procedee: conversatia, expunerea, explicatia, algoritmizarea, simularea, feed-back.

o Forme de organizare: frontal.

2. Resurse materiale: laptop, videoproiector, manual, tabla, creta.

3. Modalitati de evaluare: observatie, oral, scris.

BIBLIOGRAFIE:

1. Rodica Ionescu-Andrei, Cristina Onea, Ion Toma - ,,Fizica F1/F2, Manual pentru clasa a XI-a", Editura Art, Bucuresti, 2006.

2. G. Enescu, N. Gherbanovschi, M. Prodan, St. Levai - ,,Fizica, Manual pentru clasa a XI-a", Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1994.

3. www.didactic.ro

DESFASURAREA ACTIVITATII

Momentele

instruirii

(timp) Ob. op. Activitatea profesorului Activitatea elevilor Metode si procedee Forme de organizare Resurse materiale Modalitati de evaluare

Moment organizatoric

(3 min) - Verific prezenta elevilor, disponibilitatea colectivului clasei pentru inceperea orei si pregatesc materialele necesare desfasurarii lectiei. Elevii comunica absentii si se pregatesc de lectie. Conversatie Frontal - Observatia

Captarea atentiei

(3 min) - Anunt si afisez pe un ecran aflat in fata elevilor, cu ajutorul unui videoproiector, titlul lectiei noi: ,,Descarcarea unui condensator (C) printr-o bobina ideala (L)", dupa care enumar pe scurt obiectivele operationale ale lectiei respective. Elevii noteaza in caiet titlul lectiei noi, asculta si devin atenti la obiectivele ce se vor urmari oe parcursul lectiei respective. Conversatie Frontal Laptop

Videopro-iector -

Desfasurarea propriu-zisa a lectiei

(35 min) O1

O2

O3

O4 Prezentarea lectiei o voi sustine cu ajutorul unor diapozitive realizate in Microsoft PowerPoint, ce vor fi proiectate pe un ecran aflat in fata elevilor.

- Mentionez in primul rand ca procesul de descarcare a unui condensator printr-o bobina ideala (rezistenta R=0) genereaza oscilatii ale tensiunii, ale sarcinii de pe armaturile condensatorului si respectiv ale intensitatii curentului ce parcurge circuitul de descarcare. Afisez montajul circuitului oscilant LC alcatuit dintr-o sursa de tensiune U0, un condensator de capacitate C si o bobina de inductanta L (Fig. 1, Anexa 1).

- Conditiile initiale ale descarcarii vor fi: t0 = 0, q(0) = Q0 = CU0, respectiv i(0) = i0 = 0.

- Pe etape descriu procesele care au loc la descarcarea condensatorului prin bobina in timp de o perioada si pentru fiecare etapa in parte arat la videoproiector reprezentarea grafica a sarcinii electrice si a intensitatii curentului, marimi ce variaza sinusoidal, functie de momentul t exprimat in unitati de peroada T (Figurile 2, 3, 4, si 5, Anexa 1):

1. t = 0, condensatorul are sarcina Q0, energia campului electric Wel este maxima, energia campului magnetic Wmg este zero.

2. T/4 > t > 0, condensatorul incepe sa se descarce prin bobina, apare curentul electric si respectiv un camp magnetic variabil in bobina caracterizat de fluxul propriu: ?(t) = Loi(t), unde i(t) = dq/dt. La bornele bobinei ia nastere o t.e.m. de autoinductie ea proportionala cu viteza de variatie a fluxului magnetic inductor: ea = - d?/dt = - Lo(di/d)t. T.e.m. autoindusa este proportionala cu viteza de variatie a intensitatii curentului electric si de sens contrar acesteia. Datorita ei, bobina intarzie scaderea si prelungeste cresterea intensitatii curentului. Prin inductanta sa, bobina manifesta inertie la variatiile curentului. Energia campului electric se transforma in energia campului magnetic: Wel -> Wmg.

3. t = T/4, condensatorul s-a descarcat, intensitatea curentului este maxima, energia campului electric este zero, iar energia campului magnetic este maxima.

4. T/2 > t > T/4, datorita fenomenului autoinductiei intensitatea curentului se micsoreaza, condensatorul incepe sa se reincarce, avand polaritatea inversa fata de cazul initial, iar Wel <- Wmg.

5. t = T/2, condensatorul s-a reincarcat, intensitatea curentului in circuit este acum zero, iar Wel este maxima si Wmg este zero.

6. 3T/4 > t > T/2, condensatorul incepe din nou sa se descarce, curentul are sensul opus celui din cazul al doilea, intensitatea curentului electric treptat va creste, iar Wel -> Wmg.

7. t = 3T/4, condensatorul s-a descarcat complet, intensitatea curentului in circuit este maxima, iar Wel este zero si Wmg este maxima.

8. T > t > 3T/4, datorita fenomenului autoinductiei, curentul electric isi pastreaza acelasi sens, condensatorul incepe sa se incarce, iar Wel -> Wmg.

9. t = T, condensatorul este iarasi incarcat avand polaritatea initiala, curentul in circuit lipseste, circuitul oscilant a revenit la starea initiala dupa incheierea unui ciclu de evolutie, iar Wel este maxima si Wmg este zero.

Eventual, pe parcursul descrierii procesului ce are loc in fiecare etapa, intreb elevii cum s-ar continua reprezentarea grafica a marimilor q(t) si i(t).

- Acest ciclu se repeta periodic, generand oscilatii concomitente ale sarcinii condensatorului si respectiv ale intensitatii curentului. Simultan, oscileaza si valoarea tensiunii la bornele condensatorului:

uc(t) = q(t)/C = Umsin(?t + ?)

Cer elevilor sa scrie formulele pentru curentul i(t) si sarcina q(t), daca si le mai amintesc din clasa a X-a. Elevii privesc la diapozitivul pe care se afla afisat montajul circuitului oscilant LC si il noteaza pe caiet.

Scriu conditiile initiale ale descarcarii si sunt atenti la explicatiile profesorului.

Asculta si urmaresc etapele proceselor ce au loc la descarcarea condensatorului in timp de o perioada.

Elevii noteaza in caiet influenta bobinei in procesul descarcarii condensatorului.

Urmaresc in continuarea etapele descarcarii si reincarcarii condensatorului simultan cu reprezentarea grafica a sarcinii electrice a condensatorului si a intensitatii curentului functie de momentul t.

Vor incerca cu ajutorul profesorului sa continue reprezentarea grafica a marimilor respective pana la terminarea unui ciclu evolutiv, adica la sfarsitul unei perioade. Elevii vor observa ca dupa o perioada cele doua marimi variaza sinusoidal.

Unde vor fi neclaritati elevii vor adresa profesorului intrebarile de rigoare.

Elevii incearca sa-si aminteasca din clasa a X-a formulele matematice ale valorilor instantanee pentru intensitatea curentului si pentru sarcina electrica. Daca reusesc sa si le aminteaasca vor raspunde si vor scrie la tabla:

i(t) = Imocos(?t + ?)

q(t) = Qmosin(?t + ?)

unde Im si Qm sunt amplitudinile maxime ale curentului si respectiv sarcinii electrice, ? este pulsatia oscilatiei, iar ? este faza initiala a oscilatiei. Conversatie

Expunere

Explicatie

Algoritmizare

Simulare

Feed-back Frontal Laptop

Videopro-iector

Tabla

Creta Observatia

Oral

Scris.