第4章 1 电磁振荡（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高二物理选择性必修第二册（教科版2019）

知识点1     1.振荡电流:大小和方向都随时间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振荡电路的振荡过程 (1)放电过程 电容器刚要放电时,电容器里的电场最强,电路里的能量全部储存在电容器的电场中;电容器 开始放电后,由于线圈的自感作用,放电电流由零逐渐增大,电容器极板上的电荷逐渐减少,电 容器里的电场逐渐减弱,线圈的磁场逐渐增强,电场能逐渐转化为磁场能;放电完毕时,放电 电流达到最大值,电场能全部转化为磁场能。 1　电磁振荡 必备知识 清单破 知识点 1 LC振荡电路和振荡电流 第四章　电磁振荡与电磁波 第1讲　描述运动的基本概念 (2)充电过程 　　电容器放电完毕时,由于线圈的自感作用,电流会保持原来的方向并逐渐减小,电容器将 进行反方向充电,线圈的磁场逐渐减弱,电容器里的电场逐渐增强,磁场能逐渐转化为电场能, 反方向充电完毕时,电流减小为零,电容器极板上的电荷最多,磁场能全部转化为电场能。 此后,这样充电和放电的过程反复进行下去。 (3)电磁振荡:电容器不断地充电和放电,电路中就出现了大小、方向都在变化的电流,即出现 了振荡电流。在整个过程中,电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强 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。 第四章　电磁振荡与电磁波 第1讲　描述运动的基本概念 1.阻尼振荡:振荡电路中的能量逐渐损耗,振荡电流的振幅逐渐减小,直到停止振荡,如图(a)所示。   2.无阻尼振荡:在电磁振荡中,没有能量损失,振荡电流的振幅永远保持不变,如图(b)所示。 知识点 2 无阻尼振荡和阻尼振荡 第四章　电磁振荡与电磁波 第1讲　描述运动的基本概念 导师点睛    实际的LC振荡是阻尼振荡:任何电路中都有电阻,电路中总会有一部分能量要转 化为内能,还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。如果要实现等幅振荡,必须有能量 补充到电路中。 第四章　电磁振荡与电磁波 第1讲　描述运动的基本概念 1.周期:电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。 2.频率:1 s内完成周期性变化的次数。 3.固有周期和固有频率:振荡电路里发生无阻尼振荡时的周期和频率叫作振荡电路的固有周 期和固有频率,简称振荡电路的周期和频率。4.LC振荡电路的周期和频率公式 　    T=2π ,f= 。 式中的周期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)。 知识点 3 电磁振荡的周期和频率 第四章　电磁振荡与电磁波 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.振荡电流是交变电流吗? 2.在LC振荡电路中,已知电容器的电容为C,振荡电流i=Im sin ωt,则此电路中线圈的自感系数 是多少? 3.提高充电电压,极板上带更多的电荷时,能使振荡周期变大吗? 4.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? 第四章　电磁振荡与电磁波 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.是。振荡电流大小和方向都做周期性迅速变化,故属于交变电流。 2.ω= = ,则L= 。 3.不能。电磁振荡的周期与电容器极板上所带电荷量无关。 4.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。 第四章　电磁振荡与电磁波 第1讲　描述运动的基本概念   1.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像   关键能力 定点破 定点 1 LC振荡电路中各物理量的变化规律 第四章　电磁振荡与电磁波 第1讲　描述运动的基本概念 物 理 量 过程 0~    ~    ~    ~T 放电 过程 充电 过程 放电 过程 充电 过程 q qm→0 0→qm qm→0 0→qm E Em→0 0→Em Em→0 0→Em i 0→im im→0 0→im im→0 B 0→Bm Bm→0 0→Bm Bm→0 2.各物理量变化情况一览表 能量 E电→E磁 E磁→E电 E电→E磁 E磁→E电 第四章　电磁振荡与电磁波 第1讲　描述运动的基本概念 3.各物理量间的变化规律及对应关系 (1)同步同变关系 ①电容器上的电荷量q、板间电压U、电场强度E、电场能E电是同步同向变化的,即q↓→U ↓→E↓→E电↓(或q↑→U↑→E↑→E电↑)。 ②振荡线圈上的振荡电流i、磁感应强度B、磁场能E磁是同步同向变化的,即i↓→B↓→E磁↓ (或i↑→B↑→E磁↑)。 (2)同步异变关系 电容器上的三个物理量q、E、E电与线圈中的三个物理量i、B、E磁是同步异向变化的,即q、 E、E电减小时,i、B、E磁同时增大,且它们的变化是同步的,即 q、E、E电↓ i、B、E磁↑。 第四章　电磁振荡与电磁波 第1讲　描述运动的基本概念 典例 (多选)如图所示的振荡电路中,某时刻线圈中磁场方向向上【1】,且电路中的电流正在增 强【2】,则此时 (　    )   A.a点电势比b点电势低 B.电容器两极板间场强正在减小 C.电路中电场能正在增大 D.线圈中磁场能正在增大 ABD 第四章　电磁振荡与电磁波 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    在LC振荡电路发生电磁振荡的过程中,电容器上的物理量:电荷量q、电场强 度E、电场能EE是同步变化的,即q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)【3】;线圈上的物理量: 振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的,即i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑) 【4】;电容器上的三个物理量q、E、EE增大时,线圈中的三个物理量i、B、EB减小,且它们的变 化是同步的。 信息提取    【1】由安培定则可知电流方向从b到a。 【2】电容器正在放电。 第四章　电磁振荡与电磁波 第1讲　描述运动的基本概念 解析    结合图中磁场的方向,根据安培定则可知,电流方向从b到a,此时电流正在增强,表明电 容器正在放电,所以下极板带正电,上极板带负电,a点电势比b点电势低,电容器两极板间场强 正在减小,电场能在减小(由【3】得到),电流增大,线圈中磁场能正在增大(由【4】得到)。故 A、B、D正确,C错误。 第四章　电磁振荡与电磁波 第1讲　描述运动的基本概念  LC振荡 电路的周期和频率  1.固有周期和固有频率 如果没有能量损耗,也不受其他外界条件影响,这时的周期和频率就是振荡电路的固有周期 和固有频率,简称振荡电路的周期和频率。 2.影响电磁振荡的周期和频率的因素 (1)LC振荡电路的周期T=2π 和频率f= 只与线圈的自感系数L和电容器的电容C有 关,与其他因素无关。 (2)电容C与两极板正对面积S、板间距离d及两极板间电介质的相对介电常数εr有关,即根据 C= 判断;线圈的自感系数L与线圈的大小、形状、匝数,以及有无铁芯等因素有关。 定点 2 第四章　电磁振荡与电磁波 第1讲　描述运动的基本概念 3.LC振荡电路中各物理量的周期 (1)电感线圈和电容器在LC振荡电路中是能量的转换器,L或C越大,能量转换时间越长,故周 期也越长。 (2)回路中的电流i、线圈中的磁感应强度B、电容器极板间的电场强度E的变化周期就是LC 振荡电路的振荡周期T=2π ,在一个周期内,上述各量方向改变两次;电容器极板上所带的 电荷量,其变化周期也是振荡周期T=2π ,极板上电荷的电性在一个周期内改变两次;电场 能、磁场能也在做周期性变化,但是它们的变化周期是振荡周期的一半,即T'= =π 。 第四章　电磁振荡与电磁波 第1讲　描述运动的基本概念 $$