4.1 电磁振荡 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第四章 电磁振荡与电磁波 第1节 电磁振荡 知识回顾 图中两小灯泡规格相同，线圈L和定值电阻R的阻值相等。在闭合开关S瞬间，会出现什么现象？ 断开开关瞬间，又会出现什么现象？出现这些现象的原因是什么？ 电感线圈的特性是对“电流的变化率”特别敏感。当经过的电流增大时，它会产生自感电动势“阻碍”电流的快速增大；当经过的电流减小时，它会产生自感电动势“阻碍”电流的快速减小。并且这种“阻碍”作用与电流的变化率成正比。 思考: 图示电路的开关闭合后，线圈中电流和极板上的电荷量会如何变化？ 闭合开关后，电容器开始放电。由于线圈的自感作用，放电电流由0逐渐增大，极板上的电荷量逐渐减少。到放电完毕时，放电电流达到最大值，极板上电荷量减为0。 放电过程 电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流会逐渐减小到0. 此电流会给电容器(反向)充电。充电完毕瞬间，电流减小为0，极板上的电荷最多。 ( 反向)充电过程 LC 振荡电路 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 注: 振荡电流实际上就是频率很高的交变电流 一、基本概念 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，称为LC 振荡电路。 4、电磁振荡过程电量和电流的变化情况 q 最大 i = 0 q = 0 i 最大 q 最大 i = 0 q = 0 i 最大 q 最大 i = 0 放电 q 减小 i 增大 (反向)充电 q 增大 i 减小 (反向)放电 q 减小 i 增大 充电 q 增大 i 减小 i取顺时针方向为正 q取上极板带正电为正 放电 充电 放电 充电 二、电磁振荡中的能量变化 电场能向磁场能转化 磁场能向电场能转化 电场能向磁场能转化 磁场能向电场能转化 三、电磁振荡的特点 LC回路工作过程具有对称性和周期性: 工作过程 q E i B 放电过程 qm→ 0 Em → 0 0 → im 0 → Bm 充电过程 0 → qm 0 → Em im → 0 Bm → 0 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 ↓ 两个特殊状态： ①充电完毕: q最大，i 为0，电场能最大，磁场能为零。②放电完毕: q为0，i 最大，磁场能最大，电场能为零。 q、E、电场能同步变化；i、B、磁场能同步变化； 但q、E、电场能与i、B、磁场能的变化步调相反。 1、无阻尼振荡： 在电磁振荡中，若没有能量损失，则振荡电流的振幅不变，永远振荡下去。 2、阻尼振荡： 在电磁振荡中，若能量逐渐损失，则振荡电流的振幅逐渐减少，直到最后停止振荡。 （电路中的能量有一部分要转化为内能，还有一部分能量以电磁波的形式辐射到周围空间中去） 四、阻尼振荡和无阻尼振荡 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。 1、周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期， 1 s内完成周期变化的次数叫做频率。 五、电磁振荡周期和频率 2、LC 回路的周期和频率公式 【例1】. 在 LC 振荡电路中电流随时间变化的关系如图所示，试说明 ab 段、bc 段和 b 点时，各物理量的情况。 ab 段（充电）：i ↓，B ↓；q↑，E↑ bc 段（放电）：i ↑，B ↑；q ↓，E ↓ b 点：i = 0，B = 0；q最大，E最大 【例2】. 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。 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、电荷量q、电场强度E、 磁感应强度B，都在周期性地变化着。 5. 电磁振荡的周期和频率 课堂小结 $$