电磁振荡和电磁波学案

1、电磁振荡和电磁波教案第一节：电磁振荡一、 学习电磁振荡和电磁波的重要性。 1 K 2 C LG二、 新课内容： 1、实验右图所示。将电键K扳到1，给电容器充电，然后将电键扳到2，此时可以见到G表的指针来回摆动。2、总结：能产生大小和方向都都作周期发生变化的电流叫 振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。 其中最简单的振荡电路叫LC回路。3、振荡电流是一种交变电流，是一种频率很高的交变电流，它无法用线圈在磁场中转动产生，只能是由振荡电路产生。4、那么振荡电路中的交变电流有一些什么样的性质： 甲 乙 丙 丁 戊 （1）介绍振荡电路中交变电流的一些重要性质：对应的电流图像 i 0 T t 对应电容

2、器所带的电量q q 0 T t（2）电路分析：甲图： 电场能达到最大，磁场能为零，电路感应电流i=0甲乙： 电场能，磁场能，电路中电流i，电路中电场能向磁场能转化，叫放电过程。乙图： 磁场能达到最大，电场能为零，电路中电流I达到最大。乙丙： 电场能，磁场能，电路中电流i，电路中电场能向磁场能转化，叫充电过程。丙图： 电场能达到最大（与甲图的电场反向），磁场能为零，电路中电流为零。丙丁： 电场能，磁场能，电路中电流i，电路中电场能向磁场能转化，叫放电过程。丁图： 磁场能达到最大，电场能为零，回路中电流达到最大（方向与原方向相反），丁戊：电场能，磁场能，电路中电流i，电路中电场能向磁场能转化，叫充

3、电过程。戊与甲是重合的，从而振荡电路完成了一个周期。综述： 充电完毕（充电开始）：电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i=0。 放电完毕（放电开始）：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。 充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。从能量看：磁场能在向电场能转化。 放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。从能量看：电场能在向磁场能转化。 Ba b C 归纳：在振荡电路中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，以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化，这种现象叫电磁振荡。例题1

4、、在LC振荡电路中，某时刻若磁场B正在增加，则电容器处于_放_电状态, 电流方向为_ab_, 电场能正在_减小_, 磁场能正在_增加_, 能量转变状态为_电场能正在向磁场能转化_, i t 0 t1 t0 t2 t3 t4 电容器上板带_正_电。例题2、在LC的回路中，电流it的关系如图所示，若规定逆时针方向为电流的正方向，说明t0时刻电路中 能量变化情况，及电场能、磁场能、充放电等情况。（ACD）下列分析情况正确的是：A、 t1时刻电路的磁场能正在减小。 B、t1t2时间电路中的电量正在不断减少。C、t2t3时间电容器正在充电。 D、t4时刻电容中的电场能最小。例题3、在LC振荡电路中，当电

5、容器放电完毕瞬间，电路中的电流为_最大_, 线圈两端的电压为_零_例题4、在LC回路中，当振荡电流为零时，则电容器开始_放电_, 电容器的电量将_减少_, 电容器中的_电场能_达到最大, _磁场能_为零。5、阻尼振荡与无阻尼振荡。 （1）阻尼振荡：在振荡电路中由于能量被逐渐消耗，振荡电路中的电流要逐渐减小，直到最后停下来。 （2）无阻尼振荡：在电磁振荡的电路中，如果没有能量损失，振荡应该永远地持续下去， 电路中振荡电流的振幅应该永远保持不变，这种振荡叫无阻尼振荡第二节：电磁振荡的周期和频率1、周期：电磁振荡完成一次周期性变化所需要的时间叫做周期。一秒钏内完成的周期性变化的次数叫频率。2、在LC

6、振荡电路中，从研究得到：T=2CL f=1/2CL 可见在LC回路中，电路的频率f和周期T是由线圈的自感系数L和电容器的电容C来决定的。在收音机的调频中，若将可变电容器的动片旋入，则会使电容器的电容C增大，故收音机接收的频率变小。+ + + + 例题1、在一个LC振荡电路中，电流I随时间变化的规律为i=0.01sin100t(A)，已知电容器电容C=20F，则线圈的自感系数L=_0.05H_ 例题2、如图所示，在LC振荡电路中，L=0.25H, C=4F, K刚闭合时，上板带正电，当t=2×10-3s，上板带_负_电, 电流方向为_ab_。例题3、某LC振荡电路，线圈的自感系数可从0

7、.1mH变到4mH，电容器的电容可从4pF变到90pF，则该电路振荡的最高频率是_7.96×106Hz_, 最低频率为_2.65×105Hz_。第三节：电磁场和电磁波A B一、 准备知识：1、分析闭合电路中电流的形成： 分析电路中AB中电流的方向是AB，问为什么会有A到B的电流，重点确定电流形成的实质是导体中有电场的结果，而电场产生的电场力使电荷发生了定向移动。 结论：电路中电流形成的实质是电荷在电场力作用下发生的定向移动，而电场力的发生一定伴随电场，电场的方向与导体中电流的方向相同。 B M2、感应电流的产生： 要使M中产生感应电流的条件是什么？若要使M中产生逆时针方向的

8、感应电流则磁场又该如何变化？ 强调：在M环中产生感应电流的实质是环内产生了电场，电场驱使电子定向移动而产生了电流，电场的方向与电流方向相同。 那么将金属环拿走，当磁场变化时的电场是否存在呢？引入麦克斯韦的电磁场理论。3、一个变化的磁场中放一个闭合线圈会产生感应电流，这是一种电磁感应现象。麦克斯韦研究了这种现象，认为若电路闭合就会有感应电流；若电路不闭合，则会产生感应电场；这个电场驱使导体中电子的运动，从而产生了感应电流。 麦克斯韦把这种情况的分析推广到不存在闭合电路的情形，他认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍现象，跟闭合电路是否存在无关。二、新课知识：1、变化的磁场产生电场：2、变化的电

9、场产生磁场：麦克斯韦研究了电现象和磁现象，他预言既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也能产生磁场。3、分析：恒定的电场周围无磁场，恒定的磁场周围无电场。 均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，均匀变化的磁场周围产生恒定的电场。 周期性变化的电场周围存在同周期的磁场，周期性变化的磁场在周围产生同周期的电场。4、电磁场的形成：变化的电场和变化的磁场是相互联系着的一个不可分割的统一体，这就是电磁场。 麦克斯韦预言：这种电磁场由发生区域向无限远处的空间传播就形成了电磁波。 麦克斯韦的预言最后由物理学家赫子证实了电磁波的存在，并进一步分析电磁波在真空中的传播速度为C=3.00×108m/s 电

10、磁波的波长由V=f得到f=C/5、介绍晶体二极管的作用：A B1、 作用：单向导电性。2、 具体：当UAUB时，即A端接正极，B端接负极时，二极管导通，它相当于导线，我们称之为“导通” 当UAUB时，即A端接负极，B端接正极时，二极管截止，它相当于断路，我们称之为“截止” 例题1、一台收音机的接收频率范围从f1=2.2MHz到f=22MHz；设这台收音机能接收的相应波长范围从1到2，调谐电容器的相应电容量变化范围从C1到C2，那么波长之比为1：2=_10：1_, 电容之比为C1：C2=_100：1_ 例题2、由同一可变电容器和两个不同线圈组成的调谐回路所能接收到的中波范围为5351605千赫，若其短波的最低频率为6兆赫，则其最高频率为_18MHz_ 例题3、在LC振荡电路中，已知电容器电容为C，振荡电流i=Imsint，则此电路中线圈的