4.1 电磁振荡 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第四章 电磁振荡与电磁波 4.1 电磁振荡 人教版（2019）高中物理选择性必修第二册 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？ 新课导入 不断地击打水面 情景引入 演示：观察振荡电路的电流 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。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。 振荡电路 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 振荡电路的工作原理 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，两极板上的电荷量最多。 ②电容器开始放电，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 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 重力势能向动能转化 上摆 动能向重力势能转化 下摆 重力势能向动能转化 上摆 动能向重力势能转化 周而复始 电磁振荡过程能量变化情况 B t E 电场能和磁场能发生周期性的转化 t 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 步调相反 q、B、i、E、U变化周期： T 电场能、磁场能变化周期： 1.无阻尼振荡（等幅振荡） 理想情况下电磁振荡中若没有能量损失，电场能与磁场能交替转化，则振荡电流的振幅不变，永远振荡下去。 2.阻尼振荡 实际的LC振荡回路都有一部分能量转化为内能或者以电磁波形式辐射出去，所以振荡电流的振幅就会逐渐减小，直到最后 停止振荡。如果能够适时地把能量补充到振荡电路中， 以补偿能量损耗，就可以得到振幅不变的等幅振荡。实 际电路中由电源通过电子器件为LC电路补充能量。 电磁振荡过程总结 1.同步异相关系： 对C：电量q、电场强度E、电场能EE是同步同向变化的，即：放电：q↓—E↓—EE↓（或充电：q↑—E↑—EE↑）。 对L：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步同向变化的，即：放电：i↑—B↑—EB↑（或充电：i↓—B↓—EB↓）。 L与C的变化相反，即q、E、EE与i、B、EB变化相反。 2.LC振荡电路充、放电过程的判断方法： ①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电场能增加时，充电；磁场能增加时，放电。 周期：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间。 频率：一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率。 振荡电路里在不受其他外界条件影响下发生无阻尼振荡时的周期和频率叫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。 电容较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些?线圈的自感系数较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些？根据讨论结果，定性分析LC 电路的周期（频率）与电容 C、电感L的关系。 电磁振荡的周期与频率 理论分析表明，LC电路的周期T与电感L、电容C的关系是 ①式中各物理量T、L、C、f 的单位分别是 s、H、F、Hz。 ③改变周期的方法： L：线圈的大小、形状、匝数、铁芯。 注意：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。 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不同需要。 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。这种现象就是电磁振荡。 5.电磁振荡的周期和频率 【例题1】如图所示为理想LC振荡回路，某时刻电容器极板带电情况和线圈中的磁场方向如图，下列哪些说法是正确的（　） A.此时电容器正在充电 B.此时线圈中的磁场能在减少 C.若在线圈中插入铁芯，振荡电流的频率增大 D.若增大电容器极板间距，振荡电流的频率增大 D 典例解析 D. 磁场能正在向电场能转化 【例题2】某时刻LC回路的状态如图所示, 则此时刻 ( ) A. 振荡电流i 正在减小 B. 振荡电流i 正在增大 C. 电场能正在向磁场能转化     C L 由电流方向和电容器上电量可判断电路中正在充电. AD 典例解析 【例题3】 LC回路中电容器两端的电压随时间变化的关系如图所示, 则: ( ) A. 在时刻t1, 电路中的电流最大 B. 在时刻t2, 电路中的磁场能最大 C. 在时刻t2至t3, 电路中电场能不断增大 D. 在时刻t3至t4, 电容的带电量不断增大 U O t1 t2 t3 t4 t BC 典例解析 1.（多选）对振荡电路，下列说法正确的是（ ） B.振荡电路中，电场能与磁场能的转化周期为 A.振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的时间为 C.振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化周期为 D.振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化周期为 CD + − + − + − 放电 牛刀小试 做一做 2.在如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙所示，规定电路中振荡电流逆时针方向为正方向，则电路中振荡电流随时间变化的图像是（ ） D 牛刀小试 做一做 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.33 $