高中人教物理选择性必修二4.电磁振荡（课件）同步备课

1、人教版2019版选择性必修第二册第四章 电磁振荡与电磁波4.1电磁振荡课堂引入 水波是由机械振动形成的。一颗石子投入水面会激起一阵涟漪，但是要形成持续的水波，则需要不断地击打水面。电视、广播接收的是电磁波，要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢？问题：？课堂引入 观察振荡电路中电压的波形观察 把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路。把电压传感器（或示波器）的两端连在电容器的两个极板上。先把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。观察电脑显示器（或示波器）显示的电压的波形。一、电磁振荡的产生振荡电流：大小和方向都做周期

2、性迅速变化的电流，叫作振荡电流。振荡电路：能够产生振荡电流的电路。想一想与交流电有何区别？LC振荡电路：当开关置于线圈一侧时，由电感线圈L和电容C组成的电路，就是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。一、电磁振荡的产生电容器充放电和线圈的自感现象共同作用产生的电容器具有充、放电作用线圈具有自感作用 L + + + +CUCULLC电磁振荡的产生原理一、电磁振荡的产生电容器充电结束，两极板电荷量最大。电容器开始放电，回路中电流从0开始逐渐增大。两极板电荷量减少。自感线圈给电容器反向充电结束，回路中电流为0，两极板电荷量最大。电容器开始放电，回路中电流开始逐渐增大，两极板电荷量减少。自感线圈再次给电

3、容器反向充电结束，回路中电流为0，两极板电荷量最大。LC电磁振荡的产生过程一、电磁振荡的产生LC振荡电路电流的周期性变化电容器极板上电荷量的周期性变化一、电磁振荡的产生1、LC电磁振荡过程中几个特殊时刻各参数的特征一、电磁振荡的产生LC回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为：(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(2)、两个特殊状态：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2、LC电磁振荡的特点：3、LC电磁振荡的变化规律：一、电磁振荡的产生(1)总能量守恒

4、电场能磁场能恒量(2)电场能与磁场能交替转化电场能磁场能充电磁感强度B电容器带电量电路中电流同步变化同步变化步调相反两极间场强E一、电磁振荡的产生itotBot磁场能oqtoEto4、LC电磁振荡过程中各参数的变化规律图像电场能to 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。一、电磁振荡的产生电磁振荡 二、电磁振荡中的能量变化阻尼振荡和无阻尼振荡 1无阻尼振荡：在电磁振荡中，如果没有能量损失，振荡电流的振幅保持不变，这种振荡叫做无阻尼振荡，也叫做等幅振荡。 2阻尼振荡：任何电磁振荡电路中，总存在

5、能量损耗，使振荡电流的振幅逐渐减小，这种振荡叫做阻尼振荡，或叫做减幅振荡。 （1）振荡电路中的能量损耗有一部分转化为内能（产生焦耳热），还有一部向外辐射出去而损失 （2）如果用振荡器不断地将电源的能量补充到振荡电路中去，就可以保持等幅振荡。三、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，一秒钟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。随

6、堂思考与讨论LC电路的周期（频率）与哪些因素有关？ 电容较大时，电容器充电、放电的时间长些还是短些？线圈的自感系数较大时，电容器充电、放电时间长些还是短些？ 根据上面的讨论结果，定性地讲，LC电路的周期（频率）与电容C、电感L的大小有什么关系？三、电磁振荡的周期和频率3、LC回路的周期和频率公式 （1）式中各物理量T、L、C、f的单位分别是s、H、F、Hz（2）适当地选择电容器和线圈，可使振荡电路物周期和频率符合我们的需要 T = f =课堂总结LC振荡电路中的振荡电流按正弦规律变化，电路的状态与相应的物理量对应.电磁振荡分阻尼振荡和无阻尼振荡LC振荡电路中电磁振荡的固有周期回路的周期 固有频

7、率 随堂练习例1、（多选）对振荡电路，下列说法正确的是（ ） B振荡电路中，电场能与磁场能的转化周期为 A振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的时间为 C振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化周期为 D振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化周期为 随堂练习【答案】：C D【解析】：在一个周期内，电容器充电、放电各两次，每次充电或放电所用的时间为振荡周期的1/4电场能与电场强度的方向无关，磁场能与磁感应强度的方向无关，因此在电磁振荡的一个周期内各出现两次最大值，即电场能或磁场能的变化周期为 电场、磁场、电荷的变化周期跟电流的变化周期相同均为 随堂练习例2、（多选）如图所示的振荡电路中，某时刻线圈中磁

8、场方向向上，且电路的电流正在增强则此时 （ ）Aa点电势比b点低B电容器两极板间场强正在减小C电路中电场能正在增大D线圈中感应电动势正在减小 ABD随堂练习【答案】：A、B、D【解析】：因为电路中电流正在增强，所以电容器处于放电过程，极板上的电荷不断减少，两板间的场强正不断减小，电场能也不断减小，由安培定则可判断断得此时电容器放电的电流方向由b经线圈到a，电容器的下板带正电、上极带负电，所以b点电势高于a点电势，电流增大时，电流的变化率（磁通量的变化率）减小，所以线圈中的自感电动势在减小随堂练习例3、(多选)如图所示电路中，电容器的电容为C，电感线圈的自感为L，线圈的电阻忽略不计，原来开关S闭

9、合，现从开关S断开的瞬间开始计时，以下说法正确的是( )At0时刻，电容器的左板带负电，右板带正电Bt时刻，线圈L的感应电动势最大Ct时刻，通过线圈L的电流最大，方向向左Dt时刻，电容器C两极板间电压最大BD随堂练习【答案】：B、D【解析】：没断开开关前，线圈与R串联，由于线圈的电阻不计，所以线圈两端的电压为零，电容器两极板上电荷量为零此时通过线圈的电流自右向左，当断开开关时，开始给电容器充电，电流逐渐减小，经过个周期(t时刻)，充电电流减小到最小，此时电容器上电荷量最多(左板带正电，右板带负电)，线圈L的感应电动势最大故选项A错，B正确随后电容器放电，再经过T(即t时刻)放电完毕，电流达到最大，从左向右通过线圈，故选项C错误随后再充电，经过T(即t时刻)，充电完毕，此时电容器上电荷量最多