高中物理电磁振荡PPT学习教案

1、会计学1高中物理电磁振荡高中物理电磁振荡第1页/共31页一、振荡电流一、振荡电流: :GCSL实验：实验：如图：先把开关板到电池组如图：先把开关板到电池组一边，给电容器充电。稍后一边，给电容器充电。稍后再把开关板到线圈一边，让再把开关板到线圈一边，让电容器通过线圈放电。电容器通过线圈放电。1.振荡电流振荡电流：这种电路产生的大小和方向做周期性变化的电流，叫振荡电流。：这种电路产生的大小和方向做周期性变化的电流，叫振荡电流。2.能够产生振荡电流的电路叫能够产生振荡电流的电路叫振荡电路振荡电路。如图所示是一种简单的振荡电路，称为。如图所示是一种简单的振荡电路，称为LC振荡电路振荡电路。说明：由说明

2、：由LC回路产生的振荡电流也是种交变电流，只是它的频率比回路产生的振荡电流也是种交变电流，只是它的频率比照明用交变电流的频率高得多。照明用交变电流的频率高得多。3.LC回路产生的振荡电流按正弦规律变化。回路产生的振荡电流按正弦规律变化。第2页/共31页CLSE + + + +二、电磁振荡的产生：二、电磁振荡的产生：第3页/共31页电容器电容器具有充、放电作用线圈线圈具有自感作用L + + + +CUCULL1 1、电磁振荡的产生原理：、电磁振荡的产生原理：电磁振荡是电容器充放电和线圈的自感现象共同作用产生的电磁振荡是电容器充放电和线圈的自感现象共同作用产生的. .二、电磁振荡的产生：二、电磁振

3、荡的产生：第4页/共31页C+ + + + Ri2、电磁振荡的产生过程：、电磁振荡的产生过程：二、电磁振荡的产生：二、电磁振荡的产生：第5页/共31页i正向正向放电放电反向反向放电放电正向正向充电充电反反向向充充电电+ + + +tqot0第6页/共31页 时间时间t t = 0 t=T/4 t=T/2 t=3T/4 t=T电容器电电容器电量量q电感上电电感上电流流i电场能电场能磁场能磁场能 最最 大大 上上 + 下下零零零零零零零零零零零零零零零零零零零零最最大大最最大大最最大大 最最 大大 上上 + 下下 最最 大大 上上 下下+ 最最 大大正正 方方 向向 最最 大大负负 方方 向向最最

4、大大最最大大第7页/共31页(1)、两个物理过程：、两个物理过程：放电过程；放电过程；电场能转化为磁场能，电场能转化为磁场能，q i充电过程：充电过程：磁场能转化为电场能，磁场能转化为电场能，q i充电完毕状态：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。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：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。电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小。LC回路工作过程具有回路工作过程具有对称性对称性和和周期性周期性，可归结为：，可归结为：(2)、两个特殊状态：、两个特殊状态：1 1、电磁振荡的特点：、电

5、磁振荡的特点：第8页/共31页(1)总能量守恒电场能磁场能恒量总能量守恒电场能磁场能恒量电场能磁场能放电放电充电充电2 2、电磁振荡的变化规律：、电磁振荡的变化规律：(2)电场能与磁场能交替转化电场能与磁场能交替转化磁感强度B电容器带电量电路中电流同步变化同步变化同步变化同步变化步调相反步调相反两极间场强E第9页/共31页(3)变化规律的图象描述：变化规律的图象描述：qtotEot电场能oito磁场能toBto第10页/共31页 返返回回第11页/共31页放电放电放电放电充电充电充电充电+ + + +振荡电路振荡电路单单 摆摆例例1:电磁振荡和机械振动对比电磁振荡和机械振动对比:第12页/共3

6、1页六、电磁振荡的周期和频率六、电磁振荡的周期和频率1周期周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需：电磁振荡完成一次周期性变化需 要的时间要的时间2频率频率f：一秒种内完成周期性变化的次数：一秒种内完成周期性变化的次数3LC回路的周期和频率：回路的周期和频率： T= f=注：注：LC回路的周期和频率只取决于电感线圈的自感系数和电容器回路的周期和频率只取决于电感线圈的自感系数和电容器的电容，与电容器带电量、板间电压及回路中的电流都无关的电容，与电容器带电量、板间电压及回路中的电流都无关4T、L、C、f的单位分别是秒、享、法、赫的单位分别是秒、享、法、赫LC2LC21第13页/共31页B C2.LC回

7、路中电容两端的电压随时间变化回路中电容两端的电压随时间变化的关系如图所示，则的关系如图所示，则 ( ) A. 在时刻在时刻t1，电路中的电流最大，电路中的电流最大 B. 在时刻在时刻t2 ，电路中的磁场能最大，电路中的磁场能最大 C. 在时刻在时刻t2至至t3，电路中电场能不断增大，电路中电场能不断增大 D. 在时刻在时刻t3至至t4，电容的带电量不断增大，电容的带电量不断增大t0t1t2t3t4U例题：例题：1. 某时刻某时刻LC回路的状态如图所示，则此时回路的状态如图所示，则此时刻刻A.振荡电流振荡电流 i 正在减小正在减小 （ ）B.振荡电流振荡电流 i 正在增大正在增大C.电场能正在向

8、磁场能转化电场能正在向磁场能转化D. 磁场能正在向电场能转化磁场能正在向电场能转化CL+ + + +由电流方向和电容由电流方向和电容器上电量可判断电器上电量可判断电路中正在充电。路中正在充电。A D第14页/共31页 3.如图所示的如图所示的LC振荡电路正处在振荡过振荡电路正处在振荡过程中，某时刻程中，某时刻L中的磁场和中的磁场和C中的电场如图所中的电场如图所示，可知示，可知 ( )A、电容器中的电场强度正在增大、电容器中的电场强度正在增大B、线圈中磁感强度正在增大、线圈中磁感强度正在增大C、该时刻电容器带电量最多、该时刻电容器带电量最多D、该时刻振荡电流达最大值、该时刻振荡电流达最大值CL

9、A由磁场方向可由磁场方向可判断回路中电判断回路中电流方向，进而流方向，进而判断是充电还判断是充电还是放电是放电第15页/共31页六、电磁振荡的周期和频率六、电磁振荡的周期和频率1周期周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需：电磁振荡完成一次周期性变化需 要的时间要的时间2频率频率f：一秒种内完成周期性变化的次数：一秒种内完成周期性变化的次数3LC回路的周期和频率：回路的周期和频率： T= f=注：注：LC回路的周期和频率只取决于电感线圈的自感系数和电容器回路的周期和频率只取决于电感线圈的自感系数和电容器的电容，与电容器带电量、板间电压及回路中的电流都无关的电容，与电容器带电量、板间电压及回路中的电

10、流都无关4T、L、C、f的单位分别是秒、享、法、赫的单位分别是秒、享、法、赫LC2LC21第16页/共31页例欲增大例欲增大LC电路的频率，下列可行的是电路的频率，下列可行的是【 】 A增大电容器的初始电荷增大电容器的初始电荷 B增大电容器两极板的正对面积增大电容器两极板的正对面积 C增大电容器两极板间的距离增大电容器两极板间的距离 D增加线圈的匝数增加线圈的匝数LC振荡电路中产生振荡电路中产生15MHz的振荡电流，已有的振荡电流，已有300PF的电容器，则应选用自感系数是享的线圈，这个振荡电流的周期是秒的电容器，则应选用自感系数是享的线圈，这个振荡电流的周期是秒第17页/共31页(2)与磁场

11、能有关的因素与磁场能有关的因素：磁场能磁感线密度磁感强度B线圈中电流 i第18页/共31页(1)与电场能有关的因素：与电场能有关的因素：电场电场能能电场线密度电场线密度电容器带电量电容器带电量q电容器极板间电压电容器极板间电压u电场强度电场强度E1、与电场能和磁场能有关的因素、与电场能和磁场能有关的因素：第19页/共31页振荡电流的振幅保持不变，即作等幅振荡。振荡电流的振幅逐渐变小，即作减幅振荡。返返回回第20页/共31页 例题：例题：LC振荡电路中电容器极板上电量振荡电路中电容器极板上电量q 随时间随时间t变化的图线如图，由图可知：变化的图线如图，由图可知： A、在、在t1时刻电路中的磁场能

12、最小时刻电路中的磁场能最小B、从、从t1到到t2 ，电路中的电流值不断变小，电路中的电流值不断变小C、从、从t2到到t3 ，电容器不断充电，电容器不断充电D、在、在t4时刻电容器的电场能最小时刻电容器的电场能最小qtt1t2t3t4o 答案：答案：ACD 第21页/共31页课堂练习：课堂练习： 1、 LC振荡电路中某时的状态如振荡电路中某时的状态如图，试作出图，试作出 qt 和和It 图线。图线。 + +- - - -qtqtitit第22页/共31页 2、在在LC振荡电路中，在电容器充电完毕未开振荡电路中，在电容器充电完毕未开始放电时，正确的说法是：始放电时，正确的说法是： A、电场能正向磁

13、场能转化、电场能正向磁场能转化 B、磁场能正向电场能转化、磁场能正向电场能转化 C、电路里的电场最强、电路里的电场最强 D、电路里的磁场最强、电路里的磁场最强C、电路里的电场最强、电路里的电场最强返返回回第23页/共31页 LC振荡电路产生振荡电流的振荡电路产生振荡电流的物理原因物理原因是电容器的充放电作用和线圈的自感是电容器的充放电作用和线圈的自感 作用；作用； LC振荡电路产生振荡电流的振荡电路产生振荡电流的物理实质物理实质是电场能和磁场能的周期性转换。是电场能和磁场能的周期性转换。 在解决振荡电路问题时，在解决振荡电路问题时，电场能与磁场能的交替转化是解决问题的线索和关键电场能与磁场能的

14、交替转化是解决问题的线索和关键；与电场能和磁场能相关的各量的变化规律是解决问题的依据；与电场能和磁场能相关的各量的变化规律是解决问题的依据；qt 和和It 图线及其相互转化是解决问题的直观手段图线及其相互转化是解决问题的直观手段。作业：作业：阅读教材，并将电磁振荡与机械振动类比阅读教材，并将电磁振荡与机械振动类比第24页/共31页1、振荡电流：、振荡电流：大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路2、振荡电路、振荡电路：3、理想的、理想的LC振荡电路：振荡电路： (2)理想的理想的LC振荡电路振荡电路:只考虑电感、电容的作用，而只考虑电感、电容的作用，而忽略能量损耗忽略能量损耗 (1)LC回路：由线圈回路：由线圈L和电容和电容C组成的最简单振荡电组成的最简单振荡电路。路。返返回回第25页/共31页 2 2、通过电磁振荡的观察和分析，培养、通过电磁振荡的观察和分析，培养综合运用物理知识分析问题、解决问题的综合运用物理知识分析问题、解决问题的能力，提高学生的综合素质。能力，提高学生的综合素质。第26页/共31页学习重点学习重点： LCLC回路的工作过程及相关物理量的变回路的工作过程及相关物理量的变化规律化规律振荡电流产生的物理原因和实质振荡