第1节　电磁振荡 教学课件

物理第四章电磁振荡与电磁波第1节电磁振荡[学习目标]1．理解振荡电流、振荡电路及LC振荡电路的概念，了解LC回路中振荡电流的产生过程。2．了解电磁振荡的周期与频率，会求LC振荡电路的周期与频率。01必备知识素养奠基02关键能力素养形成03分层演练素养达标知识点1电磁振荡的产生1．振荡电流大小和方向都做_________迅速变化的电流，叫作振荡电流。2．振荡电路产生振荡电流的电路叫作____________。周期性振荡电路3．振荡过程如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，从此时起，电容器要对线圈放电。

(1)放电过程：由于线圈的______作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由0逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐______。放电完毕时，极板上的电荷为0，放电电流达到______值。自感减少最大(2)充电过程：电容器放电完毕时，由于线圈的______作用，电流并不会立刻消失，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始____________，极板上的电荷逐渐______，当电流减小到0时，充电结束，极板上的电荷量达到______。此后电容器再放电、再充电，周而复始，于是电路中就有了周期性变化的____________。自感反向充电增加最大振荡电流4．电磁振荡在振荡过程中，电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化的现象。[判一判]1．(1)LC振荡电路是最简单的振荡电路。(

)(2)电容器放电完毕时，电流最大。(

)√√知识点2电磁振荡中的能量变化1．放电过程：该过程电容器储存的____________转化为线圈的____________。2．充电过程：该过程线圈中的____________又转化为电容器的____________。3．实际的LC振荡是阻尼振荡：电路中有电阻，电路中总有一部分能量会转化为______，另外还会有一部分能量以____________的形式辐射出去。如果要实现等幅振荡，必须有能量补充到电路中。电场能磁场能磁场能电场能内能电磁波[判一判]2．(1)在振荡电路中，电容器充电完毕的瞬间，磁场能全部转化为电场能。(

)(2)在LC振荡电路里，随着电容器的充放电，电场能与磁场能不断地转化。(

)√√周期性变化周期性固有固有[判一判]3．(1)改变振荡电路中电容器的电容或线圈的电感，就可以改变振荡电路的周期。(

)(2)L和C越大，电磁振荡的频率越高。(

)√×1．(电磁振荡的变化规律)LC振荡电路中电容器的极板所带电荷量随时间变化的曲线如图所示，下列判断中正确的是(

)①在b和d时刻，电路中电流最大②在a→b时间内，电场能转变为磁场能③a和c时刻，磁场能为0④在O

→a和c→d时间内，电容器被充电A．只有①和③ B．只有②和④C．只有④ D．只有①②和③√解析：在b、d两时刻，电荷量为0，故电场能为0，电流最大，磁场能最大，①正确；在a→b时间内，电荷量减小，电场能转变为磁场能，②正确；a、c时刻，电荷量最大，此时电场能最大，磁场能为0，③正确；在O→a时间内，电荷量在增加，故电容器被充电，而c→d时刻，电荷量在减小，电容器在放电，④错误；综上分析，A、B、C错误，D正确。2．(电磁振荡中的能量变化)(多选)如图所示的振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路的电流正在增强，则此时(

)A．a点电势比b点低B．电容器两极板间电场强度正在减小C．电路中电场能正在增大D．线圈中自感电动势正在增大√√解析：结合图中的磁场的方向，根据安培定则，线圈中的电流从b到a，此时电流正在增强，表明电容器正在放电，所以下板带正电，上板带负电。a点电势比b点低，电容器两极板间电场强度正在减小，电场能在减小，电流放电变慢，线圈中自感电动势变小，故A、B正确，C、D错误。3．(电磁振荡的周期和频率)(多选)要增大如图所示的振荡电路的频率，下列说法中正确的是(

)A．减少电容器的电荷量B．将开关S从“1”位置拨到“2”位置C．在线圈中插入磁铁棒芯D．将电容器的动片旋出些√√探究一电磁振荡的变化规律【问题导引】

如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2。(1)电容器通过线圈放电过程中，线圈中的电流怎样变化？(2)在电容器反向充电过程中，线圈中电流如何变化？(3)线圈中自感电动势的作用是什么？提示：(1)电容器放电过程中，线圈中的电流逐渐增大。(2)在电容器反向充电过程中，线圈中电流逐渐减小。(3)线圈中电流变化时，产生的自感电动势阻碍电流的变化。2.振荡电流、极板所带电荷量随时间的变化图像电磁振荡过程如图甲所示，振荡电路电流的周期性变化(以逆时针方向电流为正)如图乙所示，电容器极板上电荷量的周期性变化(q为上极板所带电荷量)如图丙所示。【例1】如图所示，L是不计电阻的电感线圈，C是电容器，闭合开关S，待电路达到稳定状态后，再断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡。如果规定电感线圈L中的电流方向从a到b为正，断开开关S的时刻为t＝0，那么下列四个图中能够正确表示电感中的电流随时间变化规律的是(

)√[解析]在没有断开开关时，电流从a流向b，当断开开关后，电流要减小，而线圈的感应电动势阻碍电流减小，则电流方向不变，电流在慢慢减小，当电容器充电完毕时，电流为0，接着电容器放电，电流方向与之前相反，电流在不断增大，B正确。[针对训练1]如图所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯D正常发光，现突然断开S，并开始计时，能正确反映电容器a极板上电荷量q随时间变化的图像是(图中q为正值表示a极板带正电)(

)√探究二电磁振荡中的能量变化【问题导引】在电磁振荡的过程中，电场能与磁场能相互转化，什么时候磁场能最大？提示：在放电完毕的瞬间，电场能全部转化成磁场能。【例2】(多选)在LC振荡电路中，某时刻电路中的电流方向如图所示，且电流正在减小，则该时刻(

)A．电容器上极板带正电，下极板带负电B．电容器上极板带负电，下极板带正电C．电场能正在向磁场能转化D．磁场能正在向电场能转化√√[解析]电流正在减小，说明是充电过程，是磁场能向电场能的转化，D正确，C错误；充电过程电容器上极板带负电，下极板带正电，A错误，B正确。[针对训练2]在LC振荡电路中，当电容器充电完毕尚未开始放电时，下列说法正确的是(

)A．电容器中的电场最强B．电路里的磁场最强C．电场能已有一部分转化成磁场能D．磁场能已有一部分转化成电场能解析：LC振荡电路电容器充电完毕，电容器中电场最强，磁场最弱，电场能和磁场能之间还没有发生转化，A正确。√探究三电磁振荡的周期和频率【问题导引】在如图所示的电路中：(1)如果仅更换自感系数L更大的线圈，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，线圈因自感现象产生的自感电动势是否更大？“阻碍”作用是否也更大？由于延缓了振荡电流的变化，振荡周期T会怎样变化？(2)如果仅更换电容C更大的电容器，将开关S掷向1，先给电容器充电，电容器的带电荷量是否增大？再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，放电时间是否相应地变长？振荡周期T是否变长？提示：(1)自感电动势更大，“阻碍”作用更大，周期变长。(2)带电荷量增大，放电时间变长，周期变长。【例3】(多选)要增大LC振荡电路的频率，下列方法正确的是(

)A．将正对着的电容器的两个极板错开些B．增大电容器的充电电荷量C．减少自感线圈的匝数D．抽出自感线圈中的铁芯√√√√√[针对训练3]

(多选)某种电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的，现发现电子钟每天要慢30s，造成这一现象的原因可能是(

)A．电池用