2019物理同步新一线教科选修3-4（课件+讲义+精练）：第三章 电磁振荡 电磁波(共9份打包)

第1节电_磁_振_荡 1.振荡电流是大小和方向都随时间做周期性迅速变化的电流。能够产生振荡电流的电路叫振荡电路，最简单的振荡电路是LC振荡电路。 2．电容器放电过程中，极板上电量减少，电流增大，电场能逐渐转化为磁场能；电容器充电过程中，极板上电量增多，电流减小，磁场能逐渐转化为电场能。这种电场能和磁场能周期性相互转化的现象叫电磁振荡。 3．LC振荡电路的振荡周期T＝2π。，振荡频率f＝ 电 磁 振 荡 [自读教材·抓基础] 1．振荡电流和振荡电路 (1)振荡电流：大小和方向都随时间做周期性迅速变化的电流。 (2)振荡电路：产生振荡电流的电路。 (3)LC振荡电路：由线圈L和电容器C组成的电路，是最简单的振荡电路。 2．电磁振荡的过程 (1)放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大，电容器极板上的电荷逐渐减小，电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为磁场能，振荡电流逐渐增大，放电完毕，电流达到最大，电场能全部转化为磁场能。 (2)充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流保持原来的方向逐渐减小，电容器将进行反向充电，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，振荡电流逐渐减小，充电完毕，电流减小为零，磁场能全部转化为电场能。 此后，这样充电和放电的过程反复进行下去。 3．电磁振荡的分类 (1)无阻尼振荡： 在LC振荡电路中，如果能够及时地把能量补充到振荡电路中，以补偿能量损耗，就可以得到振幅不变的等幅振荡。 (2)阻尼振荡： 在LC振荡电路中，由于电路有电阻，电路中有一部分能量会转化为内能，另外还有一部分能量以电磁波的形式辐射出去，使得振荡的能量减小。 [跟随名师·解疑难] 1．各物理量变化情况一览表： 工作 过程 q E i B 能量 转化 0→ 放电 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁 → 充电 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电 → 放电 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁 →T 充电 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电 　　2.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像： (a)以逆时针方向电流为正 (b)图中q为上极板的电荷量 3．变化规律及对应关系： (1)同步同变关系： 在LC回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电量q、电场强度E、电场能EE是同步同向变化的，即： q↓—E↓—EE↓(或q↑—E↑—EE↑)。 振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步同向变化的，即： i↑—B↑—EB↑(或i↓—B↓—EB↓)。 (2)同步异变关系： 在LC回路产生电磁振荡的过程中，电容器上的三个物理量q、E、EE与线圈中的三个物理量i、B、EB是同步异向变化的，也即 q、E、EE↑i、B、EB↓。 [学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手) [多选]如图(a)所示，在LC振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图(b)所示，且把通过P点向右的方向规定为电流i的正方向，则(　　) A．0.5 s至1 s时间内，电容器C在放电 B．0.5 s至1 s时间内，电容器C的上极板带正电 C．1 s至1.5 s时间内，Q点的电势比P点的电势高 D．1 s至1.5 s时间内，电场能正在转变成磁场能 解析：选CD　0.5 s至1 s时间内，振荡电流是充电电流，充电电流是由负极板流向正极板；1 s至1.5 s时间内，振荡电流是放电电流，放电电流是由正极板流向负极板，由于电流为负值，所以由Q流向P。 电磁振荡的周期与频率 [自读教材·抓基础] 1．周期和频率 (1)周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。 (2)频率：1 s 内完成的周期性变化的次数。 (3)振荡电路里发生无阻尼振荡时的周期和频率叫振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率。 2．LC振荡电路周期和频率的表达式 (1)周期：T＝2π　单位：秒(s) (2)频率：f＝　单位：赫兹(Hz) [跟随名师·解疑难] 1．影响电磁振荡周期(频率)的因素 (1)由电磁振荡的周期公式T＝2π知，要改变电磁振荡的周期和频率，必须改变线圈的自感系数L或者电容器电容C。 (2)影响线圈自感系数L的是：线圈的匝数、有无铁芯及线圈截面积和长度。匝数越多，自感系数L越大，有铁芯的自感系数比无铁芯的大。 (3)影响电容器电容的是：两极正对面积S，两板间介电常数ε，以及两板间距d，由C＝(平行板电容器电容)，不难判断ε、S、d变化时，电容C的变化。 2．LC回路中各物理量的变化周期 LC回路中的电流i、线圈中的磁感应强度B、电容器极板间的电场强度E的