Elektromagnētiskie viļņi un svārstības

Ar maiņstrāvas ģeneratoru maina tikai maiņstrāvas frekvenci, bet spriegumu nemaina. Maiņstrāvas ķēdē ieslēgtas divas vienādas spuldzes. Virknē ar 1. spuldzi ieslēgts kondensators, bet ar 2. spuldzi – spole, kā parādīts attēlā.

Image

Kā mainās katras spuldzes spožums, ja palielina maiņstrāvas ģeneratora frekvenci? Izskaidro, kāpēc!

Attēlotās ķēdes posmi ir saslēgti paralēli. Tātad, abi posmi ir pieslēgti vienādam spriegumam. Tādā gadījumā spuldžu spožums ir atkarīgs tikai no strāvas stipruma, kas plūst caur spuldzi. Savukārt, strāvas stiprums atkarīgs no sprieguma uz ķēdes posma galiem un no katra posma kopējās pretestības. Strāvas stiprums ir apgriezti proporcionāls posma kopējai pretestībai saskaņā ar Oma likumu ķēdes posmam.

Kondensatora kapacitatīvo pretestību \(X_\mathrm{C}\) maiņstrāvai aprēķina pēc formulas \(X_\mathrm{C}=\frac{1}{\omega C}=\frac{1}{2\pi fC}\), bet spoles induktīvo pretestību \(X_\mathrm{L}\) pēc formulas \(X_\mathrm{L}=\omega L=2\pi fL\). Formulās \(\omega\)  - maiņstrāvas cikliskā frekvence, \(f\) – maiņstrāvas frekvence, \(C\) – kondensatora kapacitāte un \(L\) – spoles induktivitāte.

Ja palielina maiņstrāvas ģeneratora frekvenci \(f\), tad  kondensatora kapacitatīvā pretestība maiņstrāvai samazinās saskaņā ar formulu \(X_\mathrm{C}=\frac{1}{2\pi fC}\), bet strāvas stiprums caur spuldzi 1 palielinās. Savukārt, ja palielina maiņstrāvas ģeneratora frekvenci \(f\), tad spoles induktīvā pretestība maiņstrāvai palielinās, saskaņā ar formulu \(X_\mathrm{L}=2\pi fL\), bet strāvas stiprums caur spuldzi 2 samazinās. Ievērojot to, ka posmiem pievadītais spriegums ir vienāds, palielinot ģeneratora frekvenci,  pirmās spuldzes spožums palielinās, bet otrās – samazinās.

Atbilde: pirmās spuldzes spožums palielinās, bet otrās – samazinās.

Uzdevuma izpilde eksāmenā - 12%

Vērtēšanas kritēriji

Izskaidro, kā mainās induktīvā pretestība, palielinoties maiņstrāvas frekvencei - 1 punkts

Izskaidro, kā mainās kapacitatīvā pretestība, palielinoties maiņstrāvas frekvencei - 1 punkts

Saista pretestību ar strāvas stiprumu, izmantojot Oma likumu - 1 punkts

Secina, ka, palielinoties maiņstrāvas frekvencei, 1. spuldzes kvēle palielinās,  bet 2. spuldzes kvēle samazinās - 1 punkts

Piezīme: skaidrojums var būt gan ar formulu izmantošanu, gan ar vārdisku procesu  pamatsakarību aprakstu. 

Skolēnu risinājumu un to vērtējumu piemēri

1. piemērs: risinājums novērtēts ar 4 punktiem (skolēns demonstrē uzdevuma notiekošo procesu izpratni). 

Image

2. piemērs: risinājums novērtēts ar 4 punktiem (skolēns demonstrē uzdevuma notiekošo procesu izpratni). 

Image

3. piemērs: risinājums novērtēts ar 4 punktiem (skolēns demonstrē uzdevuma notiekošo procesu izpratni). 

Image

4. piemērs: risinājums novērtēts ar 0 punktiem. 

Image

5. piemērs: risinājums novērtēts ar 0 punktiem. 

Image

6. piemērs: risinājums novērtēts ar 0 punktiem.

Image