4.1电磁振荡 学案 -2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

班级： 姓名： 学号： 班级 姓名 学号 第1节 　电磁振荡 知识梳理 一、电场振荡的产生及能量变化 1．振荡电流：大小和方向都做 迅速变化的电流。 2．振荡电路：能产生 的电路。最简单的振荡电路为LC振荡电路。 3．LC振荡电路的放电、充电过程 (1)电容器放电：由于线圈的 作用，放电电流不会立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐 。放电完毕时，极板上的电荷量为零，放电电流达到 。该过程电容器的电场能全部转化为线圈的 。 (2)电容器充电：电容器放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流并不会立刻减小为零，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 ，电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷最多。该过程中线圈的 又全部转化为电容器的 。 4．电磁振荡的实质 在电磁振荡过程中，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 ，电场能和磁场能也随着做周期性的 。 二、电磁振荡的周期和频率 1．电磁振荡的周期T：电磁振荡完成一次 需要的时间。 2．电磁振荡的频率f：周期的倒数，数值等于单位时间内完成的 的次数。 如果振荡电路没有能量损失，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率分别叫作振荡电路的 周期和 频率。 3．LC电路的周期和频率公式：T＝2π，f＝。 其中：周期T、频率f、电感L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。 课堂练习 例1．一个LC电路产生电磁振荡。以横坐标轴表示时间，纵坐标轴既表示电流又表示电压，试在同一坐标系内，从某一次放电开始，画出该电路中电流和电容器两极板间电压随时间变化的i-t图像和u-t图像（规定电流逆时针方向为正）。 例2． 在上题图像中的一周期内，哪段时间电场能在增大？电场能最大时电流和电压的大小有什么特点？哪段时间磁场能在增大，磁场能最大时电流和电压的大小有什么特点？ 例3． 某收音机中的LC电路，由固定线圈和可调电容器组成，能够产生535 kHz到1 605 kHz的电磁振荡。可调电容器的最大电容和最小电容之比是多少？ 例4．如图所示，i-t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像。在t＝0时刻，回路中电容器的M板带正电。在某段时间里，回路的磁场能在减小，而M板仍带正电，则这段时间对应图像中哪一段？ 例5．如图所示，线圈的自感系数0.1 H，电容器的电容40 μF，电阻R的阻值3Ω，电源电动势1.5 V，内阻不计。闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡。如果规定线圈中的电流方向从a到b为正，断开开关的时刻t＝0，请画出电感线圈中电流i随时间t变化的图像，并标明关键点的坐标值。 课后巩固 1．(多选)图是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是(　　) A．电容器正在充电 B．电感线圈中的磁场能正在增加 C．电感线圈中的电流正在增大 D．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大 2．在如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙所示，规定电路中振荡电流逆时针方向为正方向，则电路中振荡电流随时间变化的图像是(　　) 3．(多选)如图甲为LC振荡电路，其中图乙描绘的是流过电路中M点的电流随时间变化规律的图线，假设回路中电流顺时针方向为正。则下列说法正确的是(　　) A．在第1 s末到第2 s末的过程中电容器正在向外电路放电 B．在第1 s末到第2 s末的过程中电容器的下极板带负电 C．在第2 s末到第3 s末的过程中M点的电势比N点的电势低 D．在第2 s末到第3 s末的过程中电路中电场能正在逐渐减小 4．要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率，可采用的方法是(　　) A．增大电容器两极板的间距 B．升高电容器的充电电压 C．增加线圈的匝数 D．在线圈中插入铁芯 5．如图所示，L为电阻不计的自感线圈，已知LC电路振荡周期为T，开关S闭合一段时间。S断开时开始计时，当t＝时，L内部磁感应强度的方向和电容器极板间电场强度的方向分别为(