4.1电磁振荡-2021-2022学年高二物理精品课件（2019人教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 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？ 情景引入 观察振荡电路电流变化情况 动画模拟 实验现象 演 示 观察振荡电路中电压的波形 电路的电压、电流发生周期性的变化，像这种大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫做振荡电流。产生振荡电流的电路叫作振荡电路。 演 示 一、电磁振荡的产生 ①振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流 ②振荡电路：能够产生振荡电流的电路。 ③LC振荡电路： 想一想与交流电有何区别？ 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。 1.概念 一、电磁振荡的产生 2.振荡电路的工作原理 注意观察电荷量变化和电流大小及方向的变化情况 动画模拟 一、电磁振荡的产生 2.振荡电路的工作原理 电磁振荡的充放电过程 + - + - + - + - + - 正向放电 正向充电 反向放电 反向充电 ①电容器充电结束，两极板上的电荷最多。 ②回路中电流从0开始逐渐增到最大。两极板电荷量从最大减为0。 ③自感线圈给电容器正向充电结束，回路中电流从最大减为0，两极板电荷量从0变回最大。 ⑤自感线圈给电容器反向充电，于是整个电路回到最开始状态。 ④电容开始反向放电 一、电磁振荡的产生 电磁振荡的图象分析 电流I 0 t + - 电容器 电量Q 0 t + - + - + - + - 正向放电 正向充电 反向放电 反向充电 2.振荡电路的工作原理 电磁振荡与机械振动虽然有着本质的不同，但它们还是具有一些共同的特点。在机械振动中，例如在单摆的振动中，位移x、速度v、加速度a 这几个物理量周期性地变化。在电磁振荡中，电荷量q、电流i、电场强度E、磁感应强度B这几个物理量也在周期性地变化。 在机械振动中，动能与势能周期性地相互转化。那么，在电磁振荡中，能量是如何转化的? 二、电磁振荡中的能量变化 i 0 t B 0 t Q 0 t E 0 t 时间 t 电 流 I 电量 Q 电场能 磁场能 0 零 最大 最大 最大 零 零 零 零 零 零 零 最大 最大 最大 最大 最大 最大 最大 零 零 二、电磁振荡中的能量变化 B 0 t E 电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化 t 0 磁 场 能 电 场 能 电场能 磁场能 充电 磁感强度B 电容器带电量ｑ 电路中电流i 同步变化 同步变化 两极间场强E 放电 步调相反 Q、B、i、E变化周期 T 电场能、磁场能变化周期 二、电磁振荡中的能量变化 理想情况 能量有损耗 如果能够适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。实际电路中由电源通过电子器件为LC电路补充能量。 内能 电磁波 三、电磁振荡的周期和频率 周期：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间。 频率：一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率。 电容较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些?线圈的自感系数较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些？根据讨论结果，定性分析LC电路的周期（频率）与电容 C、电感L的关系。 三、电磁振荡的周期和频率 实 验 L1＞L2 C1＞C2 第一次白振荡周期大于第二次振荡雕花 三、电磁振荡的周期和频率 理论分析表明，LC电路的周期T与电感L、电容C的关系是 ①式中各物理量T、L、C、f的单位分别是s、H、F、Hz。 ②改变周期的方法： L：线圈的大小、形状、匝数、铁芯。 注意：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。 在LC振荡电路中，线圈L的自感系数为30μH，可调电容器C的可调范围为1.7-270pF。求振荡电路的频率范围。 解：根据LC振荡电路的频率公式 此振荡电路的频率范围是1.77×106—2.65×107Hz。 课本例题 三、电磁振荡的周期和频率 ③由振荡回路本身特性所决定的振荡周期和频率，叫做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。 1.振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流 2.振荡电路：能够产生振荡电流的电路。 3.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。 4.电磁振荡：在整个过程中，电路中的电流i、