4.1电磁振荡-【上好课】2024-2025学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第二册）

sssss 主讲人：LWH 第1节 电磁振荡 第4章 QQ:419561425 SZ-LWH 1 目 录 CONTENTS 电磁振荡的产生 01 电磁振荡中的能量变化 02 电磁振荡的周期和频率 03 SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 2 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? SZ-LWH 情境导入 Sz-lwh Qq:419561425 观察振荡电路电流变化情况 演示：观察振荡电路的电流 SZ-LWH 情境导入 Sz-lwh Qq:419561425 01 电磁振荡的产生 SZ-LWH 5 L C LC振荡电路 大小和方向都做周期性迅速变化的电流叫振荡电流。 产生振荡电流的电路叫振荡电路。 1.振荡电流: 2.振荡电路: ①LC回路：由线圈L和电容器C组成的最简单振荡电路。 ②理想的LC振荡电路: 只考虑线圈、电容器的作用，而忽略能量损耗。 振荡电流实际上就是交变电流，习惯上指频率很高的交变电流 SZ-LWH 一、电磁振荡的产生 Sz-lwh Qq:419561425 动画模拟 注意观察电荷量变化和电流大小及方向的变化情况 SZ-LWH 一、电磁振荡的产生 Sz-lwh Qq:419561425 3.电磁振荡过程电量和电流的变化情况 放电 充电 放电 充电 q最大，u最大 i最小，B最小 t q/i 0 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 周而复始 我们把电路中的电流、电容器极板上的电荷量、电容器的电场强度、线圈里的磁感应强度，都在做周期性变化的这种现象叫做电磁振荡。 放电 反向充电 反向放电 充电 SZ-LWH 一、电磁振荡的产生 Sz-lwh Qq:419561425 － － － － L C ＋ ＋ ＋ ＋ i＝0 qm 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 SZ-LWH 一、电磁振荡的产生 Sz-lwh Qq:419561425 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 SZ-LWH 一、电磁振荡的产生 Sz-lwh Qq:419561425 例1 在 振荡电路中， 某时刻电路中的电流方向如图所示，且电流正在 减小，则该时刻( ) A.电容器上极板带正电，下极板带负电 B.电容器正在放电 C.电场能正在向磁场能转化 D.电容器两极板间电压正在增大 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 例2 如图所示， 振荡电路正在发生电磁振荡现象，某时刻线圈产生的 磁场方向和电容器极板间的电场方向已经标明，则能表示电场能正在转化 为磁场能并且振荡电流沿回路顺时针方向的是( ) A.&1& B.&2& C.&3& D.&4& √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 例3 如图所示的是由线圈 和电容器 组成的最简单的 振荡电路。先 把电容器充满电。 时如图（a）所示，电容器两板间的电势差最大， 电容器开始放电。 时如图（b）所示， 回路中线圈上的电流 第一次达到最大值，则( ) A.此 振荡电路的周期 B. 时，回路电流方向与图（b）中 所示电流方向相反 C. 时，线圈中的磁场能最大 D. 到 ，线圈中的电流逐渐减小 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 02 电磁振荡中的能量变化 SZ-LWH 14 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 放电 反向充电 反向放电 充电 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 下摆 重力势能能向动能转化 上摆 动能能向重力势能转化 下摆 重力势能能向动能转化 上摆 动能能向重力势能转化 周而复始 1.电磁振荡能量转化： SZ-LWH 二、电磁振荡中的能量变化 Sz-lwh Qq:419561425 电磁振荡电流、电量的变化图像 SZ-LWH 二、电磁振荡中的能量变化 Sz-lwh Qq:419561425 (1)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↓ 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. LC回路工作过程具有对称性和周期性,可归结为: (2)两个特殊状态： 2.电磁振荡的特点： SZ-LWH 二、电磁振荡中的能量变化 Sz-lwh Qq:419561425 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 SZ-LWH 二、电磁振荡中的能量变化 Sz-lwh Qq:419561425 3.LC振荡电路充、放电过程的判断方法： （1）根据电流流向判断，当电流流向带正电的极板时，处于充电过程；反之，处于放电过程。 （2）根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电荷量q（U、E）增大时，处于充电过程；反之，处于放电过程。 （3）根据能量判断：电场能增加时，充电；磁场能增加时，放电。 SZ-LWH 二、电磁振荡中的能量变化 Sz-lwh Qq:419561425 例4 图甲为 振荡电路，通过 点的电流如图乙，规定通过 点向左的 电流方向为正方向，下列说法正确的是( ) A.在 时刻，线圈中的磁场能最大 B.在 时刻，电容器的电场能最大 C.0到 电容器正在充电，上极板带正电 D. 到 电容器正在放电，上极板带负电 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 例5 图甲为电容器上极板电荷量 随时间 在一个周期内的变化图像，图 乙为 振荡电路的某一状态，则( ) A. 时刻线圈中自感电动势为零 B. 到 时间内回路内的电流为顺时针 C. 到 中某时刻与图乙状态相对应 D.图乙中电容器极板间电场能逐渐减小 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 03 电磁振荡的周期和频率 SZ-LWH 22 1.电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫作周期 T ，1s 内完成周期性变化的次数叫作频率 f. 2.没有能量损失、也不受外界影响（理想的自由振荡）：周期和频率由 LC 电路本身决定 3.固有周期和固有频率 ： 当 L 一定，C1＞C2 ：f1＜f2 ，T1＞T2 ，电容C 越大，周期T 越大 . 当 C 一定，L1＞L2 ：f1＜ f2 ，T1＞T2 ，自感系数 L 越大，周期T 越大. 4.公式： SZ-LWH 一、电磁振荡的产生 Sz-lwh Qq:419561425 典例精析 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。 i O t c b a 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 SZ-LWH 一、电磁振荡的产生 Sz-lwh Qq:419561425 例题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。 解：根据LC振荡电路的频率公式 此振荡电路的频率范围是1.77×106—2.65×107Hz。 SZ-LWH 一、电磁振荡的产生 Sz-lwh Qq:419561425 角度1 电磁振荡周期和频率的理解 例6 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 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 角度2 电磁振荡周期公式的应用 例7 某个智能玩具的声响开关与 电路中的电流有关，一玩具内的 振 荡电路部分如图所示。已知线圈自感系数 ，电容器电容 ，在电容器开始放电时（取 ），上极板带正电，下极板带 负电，则( ) A. 振荡电路的周期 B. 时，电容器上极板带正电 C. 时，电路中电流方向为顺时针 D. 时，电场能正转化为磁场能 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 课堂小结 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 SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 谢谢各位的聆听！ QQ：419561425 SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 29 星之所在 初音未来 Other 132264.0 Lavf58.20.100 Lavf58.28.100 Lavf58.29.100 $$