学教科版选修34 3.1电磁振荡 课件（1）（33张）.ppt

电磁振荡 1 电磁波与现代科技和人类生活的密切关系 在信息技术高速发展的今天 电磁波对我们来说越来越重要 2 电磁波到底是什么 为什么它具有那么大的威力 它又是怎样产生的呢 它有哪些性质 是否具有波的共同特性 怎样利用它来传递各种信号 研究电磁波应从电磁振荡开始 电容器具有充 放电作用 线圈具有自感作用 l c c l s e 一 电磁振荡的产生 i b m m 电磁振荡的产生过程 q qmi 0 电磁振荡与机械振动类比 电磁振荡 放电 放电 充电 充电 单摆 i vq u he磁 eke电 ep 势能 动能 势能 动能 势能 电场能 磁场能 电场能 磁场能 电场能 i 0 o q u t t 反向放电 反向充电 正向放电 正向充电 2 振荡电流 lc振荡电路产生的大小和方向做周期性变化的电流 叫振荡电流 它也按正弦规律变化 1 振荡电路 能够产生振荡电流的电路叫振荡电路 如图是一种简单的振荡电路 称为lc振荡电路 说明 由lc回路产生的振荡电流也是一种交变电流 只是它的频率比照明用交变电流的频率高得多 第一类 电容器的电荷q 电压u 电场e 电场能e电 第二类 线圈的电流i 磁场b 磁场能e磁 两类量的变化规律相反 即第一类增大时第二类减小 第一类达最大时第二类为零 3 电磁振荡中的两类量 1 两个物理过程 放电过程 电场能转化为磁场能 q i 充电过程 磁场能转化为电场能 q i 充电完毕状态 磁场能向电场能转化完毕 电场能最大 磁场能最小 放电完毕状态 电场能向磁场能转化完毕 磁场能最大 电场能最小 lc回路工作过程具有对称性和周期性 可归结为 2 两个特殊状态 4 电磁振荡的特点 1 总能量 电场能 磁场能 电场能 磁场能 放电 充电 5 电磁振荡的变化规律 2 电场能与磁场能交替转化 板间场强e 电容器带电量 或电压u 电路中电流 同步变化 同步变化 步调相反 磁感应强度b 6 电磁振荡分类 实际的lc振荡电路 能量在电路上有损耗 另外以电磁波的形式辐射能量 等幅振荡 由电源通过晶体管等电子器件周期性的对lc振荡电路补充能量 2 无阻尼振荡 振荡电流的振幅保持不变 即作等幅振荡 1 阻尼振荡 振荡电流的振幅逐渐变小 即作减幅振荡 二 电磁振荡的周期和频率 1 周期和频率 电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期 单位时间内完成周期变化的次数叫做频率 lc回路的周期和频率由回路本身的特性决定 这种由振荡回路本身特性所决定的振荡周期 或频率 叫做振荡电路的固有周期 或固有频率 简称振荡电路的周期 或频率 2 在一个周期内 振荡电流的方向改变两次 电场能 或磁场能 完成两次周期性变化 3 lc回路的振荡周期和频率公式 式中各物理量t l c f的单位分别是s h f hz l与匝数 有无铁芯等有关c与板距 正对面积 介电常数有关 例1 lc振荡电路中电容器极板上电量q随时间t变化的图像如图 由图可知 a 在t1时刻电路中的磁场能最小b 从t1到t2 电路中的电流值不断变小c 从t2到t3 电容器不断充电d 在t4时刻电容器的电场能最小 acd 例2 在lc振荡电路中 在电容器充电完毕未开始放电时 正确的说法是 a 电场能正向磁场能转化b 磁场能正向电场能转化c 电路里的电场最强d 电路里的磁场最强 c 例3 如图所示为振荡电路在某一时刻的电容器情况和电感线圈中的磁感线方向情况 由图可知 以下说法正确得是 c l ac a 电容器正在充电b 电感线圈的电流正在增大c 电感线圈中的磁场能正在转变为电容器的电场能d 自感电动势正在阻碍电流增加 例4 如图为lc电路中电流随时间变化的曲线 则下列判断正确的是a 在t1时刻电容器两端电压最小b 在t1时刻电容器带的电量为零c 在t2时刻电路中只有电场能d 在t2时刻电路中只有磁场能 abc i b 例5 在lc振荡电路中 电容器上的带电量从最大值变化到零所需的最短时间是 0 05h 例6 在一个lc振荡电路中 电流i随时间而变化的规率为i 0 01sin1000t a 已知电容器的电容量为20 f 求线圈的电感量是多大 例7 已知lc振荡电路中电容器极板1上的电量随时间变化的曲线如图所示 则 a a c两时刻电路中电流最大 方向相同b a c两时刻电路中电流最大 方向相反c b d两时刻电路中电流最大 方向相同d b d两时刻电路中电流最大 方向相反 d 例8 当lc振荡电路中电流达到最大值时 下列叙述中正确的是 a 磁感应强度和电场强度都达到最大值b 磁感应强度和电场强度都为零c 磁感应强度最大而电场强度为零d 磁感应强度是零而电场强度最大 c 例9 下图为lc振荡电路中电容器板上的电量q随时间t变化的图线 由图可知 a 在t1时刻 电路中的磁场最小b 从t1到t2 电路中的电流值不断变小c 从t2到t3 电容器不断充电d 在t4时刻 电容器的电场能最小 acd 例10 在lc振荡电路中 某时刻的磁场方向如图所示 a 若磁场正在减弱 则电容器的a板带负电 b 若电容器正在放电 则电容器a板带负电 c 若电路中电流正在增大 则电容器a板电量正在减少 d 若电容器正在放电 则自感电动势正在阻碍电流减小 ac lc振荡电路产生振荡电流的物理原因是电容器的充放电作用和线圈的自感作用 lc振荡电路产生振荡电流的物理实质是电场能和磁场能的周期性转换 小结 i 一 电磁振荡的产生 电磁振荡中电流i 极板间的电压u 极板上的电量q 电场能和磁场能之间的对应关系 l c l c 电源 用电器 用电器 放电 电场能 磁场能 磁场能 电场能 充电 在一个周期内 振荡电流的方向改变两次 电场能 或磁场能 完成两次周期性变化 7 电磁振荡 在振荡电路产生振荡电流的过程中 电容器极板上的电荷 通过线圈的电流 以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性的变化 这种现象叫电磁振荡 大量实验表明 1 电容增大时 周期变长 频率变低 2 电感增大时 周期变长 频率变低 3 电压升高时 周期不变 频率不变 结果表明 lc回路的周期和频率只与电容c和自感l有关 跟电容器的带电多少和回路电流大小无关 定性解释 电容越大 电容器容纳电荷就越多 充电和放电所需的时间就越长 因此周期越长