4.1 电磁振荡 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第二册

第一节 电磁振荡 第四章 电磁振荡与电磁波 知道LC振荡电路的周期和频率公式，并会进行相关的计算 知道LC振荡电路中振荡电流的产生过程，知道电磁振荡过程中的能量转化情况。 02 知道什么是振荡电流和振荡电路 01 03 重难点 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。 怎样才能产生持续变化的电流呢？ 公司logo 公司logo 情景导入 01 电磁振荡的产生 及能量的转化 一个电流计与一个闭合线圈连接，当条形磁铁不断地插入和拔出线圈时，产生不断变化的电流；将电流计拿走，当条形磁铁不断地插入和拔出线圈时，A、B点仍存在不断变化的电势差。 在A、B间接一个平板电容器。当条形磁铁不断地插入和拔出线圈时，电容器就会充电和放电。 如果一个充满了电的电容器与线圈连接，会发生什么现象？ 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。观察振荡电路中电压的波形，描述现象。 LC振荡电路 线圈 电容器 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 振荡电流的产生 (3)LC振荡电路：由线圈和电容器组成的最简单的振荡电路 一种频率很高的交变电流 (1)振荡电流：大小和方向都做周期性变化的电流 (2)振荡电路：产生振荡电流的电路 线圈 电容器 E C S L 公司logo 公司logo 核心知识 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。 以顺时针方向为电流正方向，以S接通2接线柱这一刻为t＝0时刻。 观察电路状态、每个时刻的电荷量、电场能、电流、磁场能，完成表格，总结振荡规律。 公司logo 公司logo 讨论与交流 电路状态           时刻t 0 T 电荷量q 最多     最多 电场能E电 最大 最大 电流i 磁场能E磁 T 0 最多 0 0 最大 0 0 反向最大 0 正向最大 0 最大 0 0 0 最大 公司logo 公司logo 讨论与交流 振荡q、E、i、B——t 图像规律 充电 放电 放电 充电 0 t q、E i、B 公司logo 公司logo 讨论与交流 在机械振动中，动能与势能周期性地相互转化。在电磁振荡中，能量是如何转化的? 电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能转化为磁场能，在放电完毕的瞬间，电场能全部转化为磁场能 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，到反方向充电完毕的瞬间，磁场能全部转化为电场能 电容器放电 电容器充电 公司logo 公司logo 核心知识 在振荡电路中，产生大小和方向呈周期性变化的振荡电流，线圈中对应的磁场和电容器里的电场也呈周期性变化，电场能和磁场能相互转化——电磁振荡 电磁振荡中能量的转化 电场能 磁场能 放电 充电 磁 场 能 电 场 能 t 0 公司logo 公司logo 核心知识 (1)LC振荡电路中电流增大时，电容器上的电荷一定减少。(　　) (2)LC振荡电路中，电容器的某一极板，从带最多的正电荷放电到这一极板带最多的负电荷为止， 这一段时间为一个周期。(　　) √ × 辨析 1.(2025·汕尾市高二期末)5G网络正在加速赋能千行百业实现数字化生产。产生5G无线电波的LC振荡电路，某时刻的工作状态如图所示，则该时刻 A.线圈中磁场的方向向上 B.电容器极板间电场正在增强 C.线圈储存的磁场能正在增加 D.线圈中感应电流的方向与图中电流方向相反 √ 例题 根据右手螺旋定则可知线圈中磁场的方向向下，故A错误； 电容器上极板带正电，电流为顺时针方向，可知电容器正在充电，则电 荷量增加，根据E＝可知电容器极板间电场正在增强，故B正确； 电容器充电，则磁场能在向电场能转化，线圈储存的磁场能正在减少，故C错误； 电容器充电，则电流越来越小，根据楞次定律可知线圈中感应电流的方向与题图中电流方向相同，故D错误。 1.(2)与线圈有关的物理量：i、B、EB同步变化 i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑) LC振荡电路发生电磁振荡的过程中两个对应关系 1.(1)与电容器有关的物理量：q、E、EE同步变化 q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑) 同 步 同 变 同 步 异 变 2.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 q、E、EE↑　　　　i、B、EB↓ 公司logo 公司logo 总结提升 2.(2025·江苏卷)如图所示。将开关S由a拨到b，使电容器C与线圈L构成回路。以电容器C开始放电取作0时刻，能正确反映电路中电流i随时间t变化关系的图像是 √ 例题 根据题意可知，将开关由a调到b时，电容器和自感线圈组成回路，此回路为振荡电路，产生周期性变化的振荡电流，电场能转化为磁场能以及磁场能又再次转化为电场能的过程中，电路向外辐射电磁波，电路中的能量在耗散，最大电流越来越小。故选A。 3.如图所示为LC振荡电路中，从t＝0时刻开始描绘的两平行板电容器所带的电荷量q关于时间t的变化规律。则下列说法正确的是 A.0~t1时间内，LC振荡电路中的电流正在减少 B.t2时刻线圈产生的磁场最强 C.t2~t3时间内，回路中的电场能正向磁场能转化 D.t4时刻，两极板之间的电场能最少 √ 0~t1时间内，电容器极板所带电荷量减小，电容器放电，则LC振荡电路中的电流正在增加，选项A错误；t2时刻电容器极板所带电荷量最大，电容器充电完毕，此时电路中电流最小，则线圈产生的磁场最弱，选项B错误；t2~t3时间内，电容器极板所带电荷量逐渐减小，则电场能减小，磁场能增加，即回路中的电场能正向磁场能转化，选项C正确；t4时刻电容器极板所带电荷量最大，两极板之间的电场能最多，选项D错误。 LC振荡电路充、放电过程的判断方法 根据电流流向 电流流向带正电的极板时→充电； 反之→放电 根据物理量变化趋势 电容器的带电荷量q(U、E)增大时→充电； 反之→放电 根据能量 电场能增加时→充电； 磁场能增加时→放电 公司logo 公司logo 总结提升 02 电磁振荡的周期和频率 电磁振荡的周期和频率 由电路本身的特性(L、C)决定，与q的多少、U的高低、是否接入电路等因素无关 (1)周期：完成一次周期性变化所用的时间 (2)频率：一段时间内做周期性变化的次数与所用时间之比 T＝2π f＝ i、B、E T＝2π q T＝2π E电、E磁 T'＝＝π 公司logo 公司logo 核心知识 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？ 自感电动势更大 “阻碍”作用更大 振荡周期变长 公司logo 公司logo 讨论与交流 (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，放电时间是否变长？振荡周期是否变长？ 带电荷量增大 放电时间变长 振荡周期变长 公司logo 公司logo 讨论与交流 4.(2025·东莞市期末改编)要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率，可采用的方法是 A.增大电容器两极板的间距 B.升高电容器的充电电压 C.增加线圈的匝数 D.在线圈中插入铁芯 √ 例题 LC振荡电路中产生的振荡电流的频率f＝，要想增大频率，应该减小电容C或减小线圈的电感L，再根据C＝，增大电容器两极板的间距，电容减小，A正确； 升高电容器的充电电压，电容不变，B错误； 增加线圈的匝数、在线圈中插入铁芯，自感系数均增大，故C、D错误。 5.(2024·潮州市高二期中)某个智能玩具的声响开关与LC电路中的电流有关，如图所示为玩具内的LC振荡电路部分。已知线圈自感系数L＝2.5×10-3 H，电容器电容C＝4 μF，在电容器开始放电时(取t＝0)，上极板带正电，下极板带负电，则 A.LC振荡电路的周期T＝π×10-4 s B.当t＝π×10-4 s时，电容器上极板带正电 C.当t＝×10-4 s时，电路中电流方向为顺时针 D.当t＝×10-4 s时，电场能正转化为磁场能 √ LC振荡电路的周期T＝2π＝2π× s＝2π×10-4 s， 选项A错误； 当t＝π×10-4 s＝时，电容器反向充满电，所以电容器上极板带负电， 选项B错误； 当t＝×10-4 s时，即0<t<，电容器正在放电，电路中电流方向为顺时针 方向，选项C正确； 当t＝×10-4 s时，即<t<，电容器处于反向充电过程，磁场能正在转化 为电场能，D错误。 振荡电流：大小和方向都做周期性变化的电流 电磁振荡的产生及能量转化 电磁振荡的周期和频率 振荡电路：产生振荡电流的电路 LC振荡电路：由线圈和电容器组成的最简单的振荡电路 周期：完成一次周期性变化所用的时间 电磁振荡 LC振荡电路充、放电过程的判断方法 振荡规律 电磁振荡中能量的转化 频率：一段时间内做周期性变化的次数与所用时间之比 T＝2π f＝ 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $