第4章 第1节 电磁振荡-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修 第二册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

第一节　电磁振荡 【核心素养目标】 物理观念 振荡电流、振荡电路、LC振荡电路。 科学思维 振荡电流产生过程的分析。 科学探究 探究振荡电流的产生和特点。 科学态度与责任 通过对振荡电流和电磁振荡中电压的探究，认识电磁振荡电路及其振荡规律。 知识点一　振荡电流的产生　电磁振荡中能量的转化 如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2。 (1)电容器通过线圈放电过程中，线圈中的电流怎样变化？ (2)在电容器反向充电过程中，线圈中电流如何变化？ (3)线圈中自感电动势的作用是什么？ 提示：(1)电容器放电过程中，线圈中的电流逐渐增大。 (2)在电容器反向充电过程中，线圈中电流逐渐减小。 (3)线圈中电流变化时，产生的自感电动势阻碍电流的变化。 电磁振荡的产生及能量转化 1．振荡电流：电路中产生的大小和方向都做周期性变化的电流。 2．LC振荡电路：能产生振荡电流的电路称为振荡电路。最简单的振荡电路称为LC振荡电路。 3．LC振荡电路电容器的放电、充电过程 (1)电容器放电：由于线圈的自感作用，放电电流不会立刻达到最大值而是由零逐渐增大。放电完毕时，电容器极板上没有电荷，放电电流达到最大值。该过程电场能全部转化为磁场能。 (2)电容器充电：电容器放电结束时，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为零，而是保持原来的方向继续流动并逐渐减小。由于电流继续流动，电容器在与原来相反的方向上重新充电。到反方向充电结束的瞬间，电流减小为零，电容器极板上的电量达到最大值，该过程中磁场能又全部转化为电场能。 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，都呈周期性变化，电场能和磁场能也随着做周期性的转化。 【判断正误】 1．LC振荡电路是最简单的振荡电路。(√) 2．电容器放电完毕时，电流最大。(√) 学生用书↓第94页 3．在LC振荡电路中，电容器充电完毕的瞬间，磁场能全部转化为电场能。(√) 4．在LC振荡电路中，随着电容器的充放电，电场能与磁场能不断地转化。(√) 1．LC振荡电路及电流、电荷量的变化图像 2．LC电路振荡过程中各物理量的变化特点 — 电荷 量q 电场 强度E 电压u 电场 能E电 电流i 磁感应 强度B 磁场 能E磁 0→电 容器放电 减小 减小 减小 减小 增大 增大 增大 t＝时刻 0 0 0 0 最大 最大 最大 → 反向充电 增大 增大 增大 增大 减小 减小 减小 t＝时刻 最大 最大 最大 最大 0 0 0 → 反向放电 减小 减小 减小 减小 增大 增大 增大 t＝时刻 0 0 0 0 最大 最大 最大 →T电 容器充电 增大 增大 增大 增大 减小 减小 减小 3．同一过程中极板上电荷量q、振荡电流i、板间电压u、电场能EE、磁场能EB随时间变化的图像： 注意：由以上图像看出： ①u、EE与q的变化步调一致； ②EB与i的变化步调一致； ③q、u、EE与i、EB的变化步调总是相反。 如图所示，L是不计电阻的电感线圈，C是电容器，闭合开关S，待电路达到稳定状态后，再断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡。如果规定电感线圈L中的电流方向从a到b为正，断开开关S的时刻为t＝0，那么下列四个图中能够正确表示电感中的电流随时间变化规律的是(　　) B　[在没有断开开关时，电流从a流向b，当断开开关后，电流要减小，而线圈的感应电动势阻碍电流减小，则电流方向不变，电流在慢慢减小，当电容器充电完毕时，电流为0，接着电容器放电，电流方向与之前相反，电流在不断增大，B正确。] 特别提醒 1．判断电容器是充电还是放电，一般依据电流的方向，电流由正极板流出为放电，向正极板流入为充电。 2．判断电场能和磁场能的转化要依据电流的增减或极板上电荷量的增减。 3．自感电动势的作用是阻碍电流的增大还是阻碍电流的减小，可依据放电电流不断增大，充电电流不断减小来判断。　　 学生用书↓第95页 针对练1．LC振荡电路中，某时刻电容器上、下极板的带电情况和线圈L中的磁场方向如图所示，则此时(　　) A．电容器正在充电 B．电容器两端的电压正在减小 C．磁场能正在转化为电场能 D．线圈中的自感电动势在增加 B　[由题图根据右手螺旋定则可知，螺线管中电流方向从上往下看为逆时针，而电容器上极板带正电，则电容器正在放电，故A错误；电容器放电过程中，电容器两端电压正在减小，故B正确；电容器放电过程中，电场能正在转化为磁场能，故C错误；电容器放电过程中，电流增大的越来越慢，则线圈中的自感电动势在减小，故D错误。故选B。] 针对练2．