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

电磁振荡 在信息技术高速发展的今天，电磁波对我们来说越来越重要。从移动电话到广播电视，从互联网到航空导航，从卫星遥感到宇宙探测，它们的工作和运行都要利用电磁波。 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？ LC振荡电路和振荡电流 PART 01 一、电磁振荡的产生 要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流，我们可以通过线圈和电容器组成的电路实现。 线圈 电容器 我们把如图所示的电路叫做LC振荡电路。 E C S L 观察思考 把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图连成电路。把电压传感器（或示波器）的两端连在电容器的两个极板上。 先把开关置于电源一侧，为电容器充电;稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。观察电脑显器显示的电压波形。 E C S L 现象：电路中的电压发生周期性的变化，且逐渐减小 1、振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫作振荡电流。 E C S L 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。 2、振荡电路：产生振荡电流的电路叫作振荡电路。 4、 振荡电路的工作原理 （1）电容器充电结束 电路里没有电流，电容器两极板上的电荷最多，电场 E最强，磁场 B 为0。 － L C ＋ E ①电容器开始放电，由于线圈的自感作用，电流从0开始逐渐增大，两极板电荷量减少，电场 E减弱，磁场 B增强。 电场能转化为磁场能。 （2）电容器放电过程 L C ②电容器放电结束 电场能完全转化为磁场能，磁场能最大，电场能最小，电流最大，电流由正极板流向负极板。 ＋ － （3）充电过程 L C － ＋ ①自感线圈给电容器反向充电，电容器两极板带上与原来相反的电荷，并且电荷逐渐增多，电流减小，电流由负极板流向正极板。 反向充电的过程中，磁场能转化为电场能 。 反向充电 ②充电完毕 自感线圈给电容器反向充电结束，回路中电流为0，两极板电荷量最大。电场 E最强，磁场B为0。 （4）放电过程 ①电容器开始放电，回路中电流开始逐渐增大，两极板电荷量减少，电场 E减弱，电流增大，电流由正极板流向负极板，磁场 B增强，电场能转化为磁场能 。 L C ②放电完毕 电量为0，电场为0，电流 最大，电流正极板流向负极板，磁场 B最强。 （5）充电过程 － L C ＋ ①自感线圈再次给电容器反向充电，电量增大，电场 E增强，电流减小，电流由负极板流向正极板磁场 B减弱，磁场能转化为电场能 。 ②充电结束，回路中电流为0，两极板电荷量最大的状态，此后电容器再放电、再充电。 － － － － L C ＋ ＋ ＋ ＋ i＝0 qm im q＝0 q＝0 im ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － i＝0 qm 放电 q↓ i↑ 放电 q↓ i↑ 反向 充电 q↑ i↓ 充 电 q↑ i↓ 周期性的 变化 电磁振荡的图象分析 电流I 0 t + - 电容器 电量Q 0 t + - + - + - + - 正向放电 正向充电 反向放电 反向充电 q最大，u最大 i最小，B最小 q最小，u最小 i最大，B最大 q最大，u最大 i最小，B最小 q最小，u最小 i最大，B最大 q最大，u最大 i最小，B最小 i 0 t 0 t Q 0 t E 0 t 时间 t 电 流 I 电量 Q 电场能 磁场能 0 零 最大 最大 最大 零 零 零 零 零 零 零 最大 最大 最大 最大 最大 最大 最大 零 零 B 5、 电磁振荡中的能量变化 在电磁振荡中，能量是如何转化的? 电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化 0 t t 0 磁 场 能 电 场 能 电场能 磁场能 放电 Q、B、i、E变化周期 T 电场能、磁场能变化周期 (1)两个物理过程： ①放电过程:电场能转化为磁场能 ②充电过程:磁场能转化为电场能 ①充电完毕:磁场能向电场能转化完毕,电场能最大,磁场能最小. ②放电完毕:电场能向磁场能转化完毕,磁场能最大,电场能最小. (2)两个特殊状态： 6、 电磁振荡中的特点 电场能 磁场能 充电 磁感强度B 电容器带电量ｑ 电路中电流ｉ 同步变化 同步变化 步调相反 两极间场强E (3)两个对应关系： 放电 无阻尼振荡和阻尼振荡 PART 02 （2）阻尼振荡产生的原因 这是由于电路都有电阻，电路中就会 有一部分能量会转化为内能。 另外，还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。 1、阻尼振荡 （1）任何电磁振荡电路中，总存在能量损耗，使振荡电流的振幅逐渐减小，这种振荡叫做阻尼振荡，或叫做减幅振荡。 t i 0 2、无阻尼振荡 在电磁振荡中，如果没有能量损失，振荡电流的振幅保