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

【编辑人】刘文超 【审核人】刘文超 【使用时间】 4.1电磁振荡 【学习目标】 1.通过实验，概述LC振荡电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化情况及电场能与磁场能的转化情况。 2.通过教师分析，说出电磁振荡的周期与频率，会用其分析、解释有关的简单问题。 【学习重难点】 振荡电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化情况及电场能与磁场能的转化情况。 【学法指导】 本节课重点在LC振荡电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化情况及电场能与磁场能的转化情况。请仔细认真阅读课本71-75页内容，用笔将重难点内容及相关知识标记下来，并完成自主学习部分，将存在的疑难问题用不同颜色的笔标注，上课重点突破。 【新课引入】 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，则需要不断地击打水面。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？ 【学习过程】 【任务1】电磁振荡电路、电磁振荡电流 1.什么是振荡电流？什么是振荡电路？ （1）振荡电流：像这样，电路中产生 电压 和电流 都做 迅速变化电流，称振荡电流。 （2）振荡电路：产生 电流的电路叫振荡电路。 （3）LC振荡电路：若振荡电路是由 和 组成的电路，称振荡电路。该电路是最简单的振荡电路。 2.电磁振荡中的能量变化： 能和 能的相互转化 3.两个物理过程： (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、电容器极板上的电荷量、电容器里的电场强度、线圈里的磁感应强度，都在 ，电场能和磁场能也随着做周期性的 。 任务二、电磁振荡的周期和频率 1．电磁振荡的周期：电磁振荡完成一次 需要的时间。 2．电磁振荡的频率：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．电路的周期和频率公式： ， 。 其中：周期、频率、电感、电容的单位分别是秒()、赫兹()、亨利()、法拉()。 三、合作探究 1.一个电路产生电磁振荡。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图像和图像（规定电流逆时针方向为正）。 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？ 【典例分析】 【例1】如图所示是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是(　　) A.电容器正在放电 B.电容器正在充电 C.电感线圈中的电流正在增大          D.电容器两极板间的电场能正在减小 【变式训练1】(多选)图是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 【变式训练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(　　) 【例2】在振荡电路中，以下办法可以使振荡频率增大到原来的两倍的是（　　） A．自感系数和电容都增大到原来的两倍 B．自感系数增大到原来的两倍，电容减小一半 C．自感系数减小一半，电容增大到原来的两倍 D．自感系数和电容都减小一半 【变式训练3】回旋加速器中的磁感应强度为，被加速粒子的电荷量为，质量为，用振荡器作为带电粒子加速的交流高频电源，电感和电容的数值应该满足的关系为（　　） A． B． C．