4.1 电磁振荡 课件-2025-2026学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦电磁振荡，涵盖振荡电流产生、能量转化及周期频率等核心知识。通过水波类比电磁波引入，结合磁铁插入线圈实验引出振荡电流，再过渡到LC振荡电路，构建从现象到实验再到理论的学习支架。 其亮点在于通过开关操作、示波器观察等实验活动，结合机械振动类比，培养科学探究与科学思维。以充放电过程分析、能量转化周期等实例，帮助学生形成物理观念。学生能提升探究能力，教师可高效开展教学。

第四章 电磁振荡与电磁波 第1节 电磁振荡 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？ 要产生持续变化的电流，可以通过线圈和电容组成的电路实现 当一条形磁铁不断地插入和拔出线圈时，电流计的指针会不断地摆动. 这说明电路中产生了大小和方向都不断变化的电流。如果将电流计拿走，当条形磁铁不断地插入和拔出线圈时，电路断开处的A、B 两点间存在变化的电势差。 一、振荡电流的产生 如图 (c) ，当条形磁铁不断地插入和拔出线圈时，电容器在不断地进行充、放电。如果一个充满了电的电容器与线圈连接，如图(d) ，会发生什么现象呢? 在如左图所示的电路中，先将开关S扳到a处，此时电容器开始充电，观察电流计指针是否会摆动。再将开关S扳到b处，观察电流计指针是否会摆动以及如何摆动。 将电流计换成示波器，观察示波器中显示的图像(如右图所示），图像呈现怎样的规律？ 在线圈和电容器组成的实验电路中，示波器显示的波形具有周期性。这表明电路中产生了大小和方向都做周期性变化的电流。这种电流称为振荡电流。能产生振荡电流的电路称为振荡电路。由线圈和电容器组成的电路是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。从示波器中显示的图像可以看出，LC振荡电路产生的振荡电流是按正弦或余弦规律变化的。振荡电流是一种频率很高的交变电流。这种电流用线圈在磁场中转动很难产生，主要通过振荡电路产生。 【观察·总结】 电磁振荡现象：电容器充放电的过程中，电容器极上的电荷量q、电路中的电流i、电容器里的电场能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。 二、电磁振荡中的能量变化 1.某一电容器电容为C,电压为U，该电容器储存的电场能是多少？ 2.某一电感自感系数为L,电流为i，该电感储存的磁场能是多少？ 3.前面的实验中，我们看到电流的变化，整个过程中，能量是如何变化的呢？ 电磁振荡的充放电过程 + - + - + - + - + - 正向放电 正向充电 反向放电 反向充电 ①电容器充电结束，两极板上的电荷最多。 ②回路中电流从0开始逐渐增到最大。两极板电荷量从最大减为0。 ③自感线圈给电容器正向充电结束，回路中电流从最大减为0，两极板电荷量从0变回最大。 ⑤自感线圈给电容器反向充电，于是整个电路回到最开始状态。 ④电容开始反向放电 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 电磁振荡与机械振动虽然有着本质的不同，但它们还是具有一些共同的特点。在机械振动中，例如在单摆的振动中，位移x、速度v、加速度a 这几个物理量周期性地变化。在电磁振荡中，电荷量q、电流i、电场强度E、磁感应强度B这几个物理量也在周期性地变化。 在机械振动中，动能与势能周期性地相互转化。那么，在电磁振荡中，能量是如何转化的? B 0 t E 电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化 t 0 磁 场 能 电 场 能 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 两极间场强E 放电 Q、B、i、E变化周期 T 电场能、磁场能变化周期 三、电磁振荡的周期和频率 1、周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期，一秒钟内完成周期性变化的次数叫做频率。 2、在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；电场能（或磁场能）完成两次周期性变化。 LC振荡电路的周期和频率： 由回路本身的特性决定。这种由振荡回路本身特性所决定的振荡周期（或频率）叫做振荡电路的固有周期（或固有频率），简称振荡电路的周期（或频率）。 3、LC振荡电路（理想）的周期和频率： （1）式中各物理量T、L、C、f的单位分别是s、H、F、Hz。 （2）适当地选择电容器和线圈，可使振荡电路的周期和频率符合我们的需要。 （3）L自感系数跟线圈的大小、形状、匝数、有无铁芯等因素有关；匝数越多、有铁芯线圈的L值越大。 电容C，跟介质介电常数ε、正对面积S、两板间间距d，有关， 1、如图是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是(　　 ) BCD 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 2、（多选）如图所示的LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路的电流正在增强则此时（ ） A．a点电势比b点低 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．线圈中感应电动势正在减小 ABD 3.振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在如图甲所示LC振荡电路中，电容器C极板上的电荷量随时间变化的图线如图乙所示，则在1×10－6 s～2×10－6 s内，下列说法正确的是(　　) B A.电容器C正在放电 B.电容器C正在充电 C.电场能正在向磁场能转化 D.回路中振荡电流正在逐渐增大 4.甲、乙、丙、丁四个LC振荡电路，某时刻振荡电流i的方向如图中箭头所示。下列对各回路情况的判断正确的是（       ） BD A．若甲电路中电流i正在增大，则该电路中电容器两端的电压必定在增大 B．若乙电路中电流i正在增大，则该电路中电容器的电场方向必定向下 C．若丙电路中电流i正在减小，则该电路中线圈周围的磁场必定在增强 D．若丁电路中电流i正在减小，则该电路中电容器的电场方向必定向上 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 电场能 磁场能 充电 放电 Lavf58.12.100 miaojian Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $