4.1电磁振荡-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019选择性必修第二册）

第四章 电磁振荡与电磁波 第一节 电磁振荡 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 了解电磁振荡，能用电磁振荡解释电场能与磁场能的相互转化。 科学思维 理解LC振荡电路中振荡电流的产生过程，知道电磁振荡过程中能量的转化情况。 科学探究 通过探究LC振荡电路的充放电过程，体会科学探究的重要作用。 科学态度与责任 培养利用电磁场理论分析LC电磁振荡的能力，增强学生物理学习的兴趣。 知识点一　　电磁振荡的产生及其规律 情景导学： 　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？电容器的电场能转化为什么形式的能？ (2)在电容器反向充电过程中，线圈中电流如何变化？电容器和线圈中的能量是如何转化的？ (3)线圈中自感电动势的作用是什么？ 答案提示：(1)电容器放电过程中，线圈中的电流逐渐增大，电容器的电场能转化为磁场能。 (2)在电容器反向充电过程中，线圈中电流逐渐减小，线圈中的磁场能转化为电容器的电场能。 (3)线圈中电流变化时，产生的自感电动势阻碍电流的变化。 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：由电感线圈L和电容器C组成的电路，是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。如图所示。 4.电磁振荡：在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量q，电路中的电流i，电容器里面的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化着。这种现象就是电磁振荡。 5.电磁振荡中的能量变化 (1)能量转化：电容器放电过程中，电场能向磁场能转化。电容器充电过程中，磁场能向电场能转化。 (2)无能量损失时，振荡电路做等幅振荡。 (3)实际振荡电路中有能量损失，通过适时补充能量给振荡电路，可使振荡电路做等幅振荡。 知识点二　　　电磁振荡的周期和频率 情景导学： 如图所示的电路， (1)如果仅更换电感L更大的线圈，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，线圈因自感现象产生的自感电动势是否更大？“阻碍”作用是否也更大？由于延缓了振荡电流的变化，振荡周期T会怎样变化？ (2)如果仅更换电容C更大的电容器，将开关S掷向1，先给电容器充电，电容器的带电荷量是否增大？再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，放电时间是否相应地变长？振荡周期T是否变长？ 答案提示：(1)自感电动势更大，“阻碍”作用更大，周期变长。 (2)带电荷量增大，放电时间变长，周期变长。 1.电磁振荡的周期T：电磁振荡完成一次周期性变化的时间。 2.电磁振荡的频率f：完成周期性变化的次数与所用时间之比，数值等于单位时间内完成的周期性变化的次数。如果振荡电路没有能量损耗，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率叫作振荡电路的固有周期和固有频率。 3.LC振荡电路的周期和频率公式：T＝2π，f＝。 其中：周期(T)、频率(f)、电感(L)、电容(C)的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。 易错易混点1.电磁振荡的过程分析 易错易混点辨析： (1)放电过程中，电流逐渐增大，磁场逐渐增强，极板上的电荷量逐渐减少，电场逐渐减弱，电场能逐渐转化为磁场能。 (2)充电过程中，电流逐渐减小，磁场逐渐减弱，极板上的电荷量逐渐增加，电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能。 例1.(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，则电容器上极板带正电 B.若电容器正在充电，则电容器下极板带正电 C.若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大 D.若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大 解析：选BCD。由电流产生的磁场方向和安培定则可判断振荡电流方向，由于题目中未标明电容器两极板带电情况，可分两种情况讨论。若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电阶段，电流增大，磁场增强，则C项正确，A项错误，由楞次定律可判定D项正确；若该时刻电容器下极板带正电，可知电容器处于充电状态，电流在减小，则B项正确。 例2.在LC振荡电路中，电容器放电完毕的瞬间(　　) A.电场能正向磁场能转化 B.磁场能正向电场能转化 C.电场能刚好向磁场能转化完毕 D.磁场能刚好向电场能转化完毕 解析：选C。在LC振荡电路中，电容器放电的过程是电场能转化为磁场能的过程，电容器放电完毕，则电场能向磁场能转化完毕，故选项C正确。 易错易混点2.电磁振荡的图像分析 易错易混点辨析： 1.各物理量随时间的变化图像：振荡过程中电流i、极板上的电荷量q、电场能EE和磁场能EB之间的对应关系。(如图) 甲　电磁振荡过程 乙　以逆时针方向电流为正 丙　q为上极板的电荷量 2.相