14.2电磁波的震荡-人教版高中物理选修3-4教案

1、14.2电磁波的震荡 【学习目标】1知道什么是LC振荡电路和振荡电流 2知道LC回路中振荡电流的产生过程 3知道产生电磁振荡过程中，LC回路中能量转换情况，知道阻尼振荡和无阻尼振荡 4知道什么是电磁振荡的周期和频率，知道己c回路的周期和频率公式，并能进行简单的计算知识回顾：1. 电磁波能在真空中传递信息吗？答：可以2. 电磁波是怎样产生的？答：通过电磁波的发射装置产生的3. 电磁波的产生条件？答：LC回路知识点一、电磁振荡 1电磁振荡 （1）振荡电流和振荡电路： 振荡电流：大小和方向都作周期性变化的电流叫振荡电流 振荡电路：能够产生振荡电流的电路，叫振荡电路最简单的振荡电路为LC回路 （2）电

2、磁振荡：在振荡电路产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电压，电路中的电流，以及跟电荷相联系的电场，跟电流相联系的磁场都在发生周期性的变化，这种现象叫电磁振荡 （3）阻尼振荡和无阻尼振荡： 阻尼振荡：在电磁振荡中，如果能量逐渐损耗，振荡电流的振幅会逐渐减小，直至停止振荡无阻尼振荡：在电磁振荡中，如果无能量损失，振荡永远持续下去，这种振荡叫无阻尼振荡2电磁振荡过程分析振荡电流图像电路状态时刻电量最多最多最多电场能最大最大最大电流正向最大反向最大磁场能最大最大 回路中产生电磁振荡的过程：已充电的电容器刚要放电的瞬间，电路里没有电流，电容器两极板上的电荷最多此时电场能最强，磁场能最弱 电容器开始放电后

3、，由于线圈的自感作用，放电电流不能立即达到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电压逐渐减少，到放电完毕的瞬间，电容器极板上没有电荷，放电电流达到最大值在这个过程中，电容器里的电场能逐渐减弱，磁场能逐渐增强，到放电完毕的瞬间，电场能全部转化为磁场能 电容器放电完毕的瞬间，电流要保持原方向继续流动并减小，电容器反方向继续充电，极板上的电荷逐渐增多，电场能逐渐增强，磁场能逐渐减弱，到充电完毕，电场能最强，磁场能最弱此后，这样充电和放电的过程反复进行下去3回路的周期和频率 （1）影响因素：实验表明：电容或电感增加时，周期变长，频率变低；电容或电感增加时，周期变长，频率变低；电容或电感减小时，周

4、期变短，频率变高 （2）公式：， 其中：周期、频率、自感系数、电容的单位分别是秒、赫兹、亨利、法拉，符号分别是 （3）应用说明： 适当地选择电容器和线圈，就可以使振荡电路的周期和频率符合需要在需要改变振荡电路的周期和频率时，可以用可变电容器和线圈组成电路，改变电容器的电容，振荡电路的周期和频率就随之改变 例题1. 关于振荡电路中的振荡电流，下列说法中正确的是（ ） A振荡电流最大时，电容器两极板间的电场强度最大 B振荡电流为零时，线圈中自感电动势为零 C振荡电流增大的过程中，线圈中的磁场能转化成电场能 D振荡电流减小的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能 【思路点拨】提示：磁场能与电流对应，电场

5、能与电荷量对应，在等幅振荡中，磁场能与电场能的总量保持不变【答案】D【解析】本题考查振荡电流和其他各物理量变化的关系振荡电流最大时，处于电容器放电结束瞬间，场强为零，A项错误；振荡电流为零时，回路振荡电流改变方向，这时的电流变化最快，电流强度变化率最大，线圈中自感电动势最大，B项错误；振荡电流增大时，线圈中电场能转化为磁场能，C项错误；振荡电流减小时，线圈中磁场能转化为电场能，D项正确 【总结升华】磁场能与电流对应，电场能与电荷量对应，在等幅振荡中，磁场能与电场能的总量保持不变 课堂练习一：图中画出一个振荡电路中的电流变化图线，根据图线可判断（ ） A时刻电感线圈两端电压最大 B时刻电容器两极

6、间电压为零 C时刻电路中只有电场能 D时刻电容器带电荷量为零 【答案】D【解析】本题考查认识图像和利用图线分析问题的能力由图像知，计时开始时，电容器两极板带电荷量最大，电流为零，电容器放电开始，根据电流随时间的变化规律，可以画出图像（在图中用虚线表示） 由图像分析可知：时刻，电容器上电荷量为零，电势差为零，电场能为零，故D项正确，A、C两项错误；时刻电容器电荷量最大，两板间电势差最大，B项错误 【总结升华】分析图像时，画出对应的图像，并注意到与变化规律一致，与变化规律一致，可起到事半功倍的效果 课堂练习二：在如图甲所示电路中，是电阻不计的线圈，为电容器，为电阻，开关先是闭合的，现将开关断开，并

7、从这一时刻开始计时，设电容器极板带正电时电荷量为正，则电容器极板上的电荷量随时间变化的图像是图中的（ ） 【答案】B【解析】开关闭合时，由于线圈电阻为零，线圈中有自左向右的电流通过，但线圈两端电压为零，与线圈并联的电容器极板上不带电，本题回路的初始条件是线圈中电流最大，磁场能最大电场能为零 断开开关时，线圈中产生与电流方向相同的自感电动势，阻碍线圈中电流的减小，使线圈中电流继续自左向右流动，从而给电容器充电，板带正电，板带负电，电荷量逐渐增加，经电荷量达最大，这时回路中电流为零； 时间内，电容器放电，板上负电荷逐渐减少到零此后在线圈中自感电动势的作用下，电容器被反向充电，板带正电，板带负电，并

8、逐渐增多，增至最多后，又再次放电，所以极板上电荷量随时间变化的情况如图B所示 【总结升华】清楚电流与磁场对应，电荷量与电场对应，而电压跟电荷量变化趋向一致因此可先根据所给条件或所给图像画出所求量的图像，并要准确理解各物理量的对应关系，再依据题目具体问题，具体分析 课堂练习三：在振荡电路中，线圈的自感系数，电容 （1）该回路的周期多大？ （2）设时，电容器上电压最大，在时，通过线圈的电流是增大还是减小，这时电容器是处在充电过程还是放电过程？ 【答案】见解析【解析】（1） （2）因为相当于个周期，故，所以当时，回路中的电磁振荡正处在第二个的变化过程中时，电容器上电压最大，极板上电荷量最多，电路中电流值为零，回路中电流随时间的变化规律如图14-2-7所示：第一个内，电容器放电，电流由零增至最大；第二个内，电容