4.1 电磁振荡-2022-2023学年高二物理讲练结合新课件（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 选择性必修二 第四章 第一节 2019人教版高中物理 【学习目标】1. 知道什么是LC振荡电路和LC回路中振荡电流产生的过程．2．知道产生电磁振荡过程中，LC振荡电路中的能量转化情况，知道阻尼振荡和无阻尼振荡． 3．知道LC回路的周期、频率公式，并能利用公式分析、计算简单问题． 先把开关置于电源一侧，为电容器充电； 稍后置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电；试分析电容器中的电量和电路中的电流的变化。 L C LC振荡电路 大小和方向都做周期性迅速变化的电流叫振荡电流。 产生振荡电流的电路叫振荡电路。 1.振荡电流: 2.振荡电路: ①LC回路：由线圈L和电容器C组成的最简单振荡电路。 ②理想的LC振荡电路: 只考虑线圈、电容器的作用，而忽略能量损耗。 振荡电流实际上就是交变电流，习惯上指频率很高的交变电流 一、电磁振荡的产生 放电过程 电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，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减少。到放电完毕时，放电电流达到最大值，电容器极板上没有电荷。 2、振荡的变化规律： 一、电磁振荡的产生 ②充电过程 电容器放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为0，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小。由于电流继续流动，电容器充电，电容器两极板带上与原来相反的电荷，并且电荷逐渐增多。充电完毕的瞬间，电流减小为0，电容器极板上的电荷最多。 2、振荡的变化规律： 一、电磁振荡的产生 3.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 二、振荡的变化规律： 二、电磁振荡中的能量变化 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？ 电容器可以将能量储存在电场中，电感线圈可以将能量储存在磁场中。当电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B做周期性变化时，相应地，电场能和磁场能也会发生周期性的转化。 二、电磁振荡中的能量变化 i 0 t B 0 t E 0 t Q 0 t B(I) 0 t E(q) 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 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 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 (1)两个物理过程： 放电过程：q↓→ i↑，电场能转化为磁场能。 充电过程：i↓ → q↑，磁场能转化为电场能。 充电完毕状态：磁电场能最大，磁场能最小。 放电完毕状态：电磁场能最大，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： 三、电磁振荡的特点 例1.［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 BD 【解析】C错，D对：电流正在减小说明磁场能转化为电场能。A错，B对：此时电容器正在充电，由电流方向知电容器上极板带负电，下极板带正电。 例2.(多选)LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则(　　） A．若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向a B．若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板带负电 C．若磁场正在增强，则电场能正在减小，电容器上极板带正电 D．若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b ABC 1．周期和频率： 　　①电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期， 　　②一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率． LC回路的周期和频率：由回路本身的特性决定． 　 这种由振荡回路本身特性所决定的振荡周期（或频率）叫做振荡电路的固有周期（或固有频率），简称振荡电路的周期（或频率）． 2．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． 四、电磁振荡的周期和频率 15 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。 理论分析表明，LC电路的周期T