4.1电磁振荡-2021-2022学年高二物理备课优选课件（人教版2019选择性必修第二册）

4.1 电磁振荡 演示：观察振荡电路中电压的波形 一、电磁振荡的产生及电磁振荡中能量的变化 1.振荡电流： 大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流。 2.振荡电路： 能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路。 3.LC振荡电路： 4.电磁振荡过程各物理量变化情况规律 时刻（时间） 工作过程 q E i B 能量 0→T/4 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁 T/4→T/2 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电 T/2→3T/4 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁 3T/4→T 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电 电场能与磁场能交替转化:总能量守恒＝电场能＋磁场能＝恒量 (1)两个物理过程： ①放电过程:电场能转化为磁场能，q↓→ i↑ ②充电过程:磁场能转化为电场能，q↑ → i↓ ①充电完毕:磁场能向电场能转化完毕,电场能最大,磁场能最小. ②放电完毕:电场能向磁场能转化完毕,磁场能最大,电场能最小. LC回路工作过程具有对称性和周期性,可归结为: (2)两个特殊状态： 5、电磁振荡的特点： 6.两个对应关系： （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，即q、E、EE↑→i、B、EB↓。 7.LC振荡电路充、放电过程的判断方法： （1）根据电流流向判断，当电流流向带正电的极板时，处于充电过程；反之，处于放电过程。 （2）根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电荷量q（U、E）增大时，处于充电过程；反之，处于放电过程。 （3）根据能量判断：电场能增加时，充电；磁场能增加时，放电。 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。 8.电磁振荡的定义： 二、电磁振荡周期和频率 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）振荡电路里在不受其他外界条件影响下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。 二、电磁振荡周期和频率 2.LC振荡电路周期和频率的表达式 （1）周期： （2）频率： 单位：秒（s） 单位：赫兹（Hz） 1．振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在如图甲所示LC振荡电路中，电容器C极板上的电荷量随时间变化的图线如图乙所示，则在1×10-6s—2×10-6s内，下列说法正确的是（       ） A．电容器C正在放电 B．电容器C正在充电 C．电场能正在向磁场能转化 D．回路中振荡电流正在逐渐增大 B 2．如图所示为LC振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线，则下列判断中错误的是（       ） A．在b和d时刻，电路中电流最大 B．在a→b时间内，电场能转变为磁场能 C．a和c时刻，磁场能为零 D．在O→a和c→d时间内，电容器被充电 D 3．如图所示，某LC振荡电路中，L是电阻不计的电感线图，C是电容器。该振荡电路在某一时刻的电场和磁场方向如图所示。不计电磁波的辐射损失，则下列说法正确的是（　　） A．该时刻电容器正在充电 B．该时刻电路中电流正在减小 C．该时刻电场能正在向磁场能转化 D．该LC振荡电路磁场能量变化的周期为 C 4．某时刻LC振荡电路的自感线圈L中的电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示．下列说法正确的是（　　） A．若电容器上极板带正电，则电容器正在放电 B．若电容器上极板带负电，则线圈中的电流正在增大 C．若磁场正在增强，则电容器两极板间的电场强度正在增大 D．若磁场正在减弱，则线圈的自感电动势正在减小 A 5．如图所示是一台电子钟，其原理类似于摆钟，摆钟是利用单摆的周期性运动计时，电子钟是利用LC振荡电路来计时。有一台电子钟在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快1min。造成这种现象的不可能原因是（　　） A．L不变，C变大了 B．L不变，C变小了 C．L变小了，C不变 D．L、C均变小了 A 6．如图甲为电容器上极板电量q随时间t在一个周期内的变化图像，如图乙为LC振荡电路的某一状态，线圈L中磁