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

旅行者 1 号探测器 第四章 电磁振荡与电磁波 第1节 电磁振荡 新课引入 水波是由机械振动形成的。一颗石子投入水面会激起一阵涟漪，但是要形成持续的水波，则需要不断地打击水面。 电视、广播接收的是电磁波，要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢? 要产生持续变化的电流，可以通过线圈和电容器组成的电路实现。 L C 演示： 观察振荡电路中电压的波形 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。 － － － － L C ＋ ＋ ＋ ＋ 初始时刻 电量 q 电场 E 电流 i 最大 最强 0 － － － － L C ＋ ＋ ＋ ＋ 放电过程 电量 q 电场 E 电流 i 磁场 B 减小 减弱 增大 正极板流向负极板 增强 L C 放电完毕 电量 q 电场 E 电流 i 磁场 B 0 0 最大 最强 ＋ ＋ ＋ ＋ L C － － － － 充电过程 电量 q 电场 E 电流 i 磁场 B 反向充电 增大 增强 减小 负极板流向正极板 减弱 ＋ ＋ ＋ ＋ L C － － － － 充电完毕 电量 q 电场 E 电流 i 磁场 B 最大 最强 0 0 丙 电容器极板上电荷量的周期性变化 甲 电磁振荡过程 乙 振荡电路电流的周期性变化 － － ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － ＋ ＋ a b c d e 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 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。 在这个过程中，电容器极板上的电荷q，电路中的电流 i，电容器里的电场场强 E，线圈里的磁感应强度B，都在发生周期性的变化，这种现象叫作电磁振荡。 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。 四、阻尼振荡和无阻尼振荡 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） 在一个周期内，振荡电流的方向改变两次，完成了两次充放电 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 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf58.20.100 $$