教科版高二物理教学课件：选修3-4第三章 第1节3.1电磁振荡PPT（共19张）

第二节 电磁振荡 一、电磁振荡的产生 点击下图观看实验 动画演示 * 1、观察与思考：在图所示电路中（1）先把开关扳到a，观察电流表指针是否摆动？此时电容器正在充电。（2）再把开关扳到b，观察电流表指针是否摆动？如何摆动？2、振荡电流是按什么规律变化的呢？观察与思考：振荡电流的频率很高，我们可以用示波器来观察振荡电流图象。 实验表明，LC回路里产生的振荡电流是按正弦规律变化的。 　　　1．振荡电流：像这种由电路产生大小和方向都做周期性变化的电流，叫做振荡电流． 　2．振荡电路：能够产生振荡电流的电路，叫做振荡电路．由自感线圈和电容器组成的振荡电路叫做LC振荡电路，它是一种简单的振荡电路． 　实际应用的LC振荡电路中振荡电流的频率很高． 　　 （1）振荡电流是频率很高的交变电流． （2）振荡电流跟正弦交变电流一样，也按正弦规律变化． * LC回路振荡过程 点击下图观看LC回路振荡过程 动画演示 * 1、点击视频观看LC回路振荡过程 2、电磁振荡过程与单摆振动过程对比 * 开始时，电容器充好电，极板上电荷q最多，极板间电压U、场强E和电场能均最大；电路中的电流i、磁感应强度B和磁场能均为0. 放电过程（1→2）：由于线圈的自感作用，放电电流不能立即达到最大值，而由零逐渐增大，q、U、E、电场能↓，B、磁场能↑，电路中电流i↑，电路中电场能向磁场能转化. 放电完毕：q、U、E、电场能均为0，i、B、磁场能均为最大值。见图（2） 反向充电过程（2→3）：放电完毕的瞬间，由于自感作用，电流不能立即减少为零，而要保持原方向继续流动，并逐渐减少，同时对电容器反向充电，q、U、E、电场能↑，B、磁场能↓，电路中电流i↓，电路中电场能向磁场能转化。 充电完毕：q、U、E、电场能均为最大，i、B、磁场能均为0。见图（3） （3）→（4）：电场能↓，磁场能↑，电路中电流i↑，电路中电场能向磁场能转化，叫反向放电过程。 （4）：磁场能达到最大，电场能为零，回路中电流达到最大（方向与原方向相反）。 （4）→（5）：电场能↑，磁场能↓，电路中电流i↓，电路中电场能向磁场能转化，叫正向充电过程。 （5）与（1）是重合的，从而振荡电路完成了一个周期。 　　（1）电磁振荡：在振荡电路里产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化的现象，叫做电磁振荡． 　　（2）机械振动和电磁振荡有本质的不同，但它们具有共同的变化规律． 机械振动 位移x（或加速度a） 速度v 势能 动能 电磁振荡 带电量q（或U、E） 电流i（或B） 电场能 磁场能 二、阻尼振荡和无阻尼振荡 点击下图观看实验 * 　　 2．阻尼振荡：任何电磁振荡电路中，总存在能量损耗，使振荡电流的振幅逐渐减小，这种振荡叫做阻尼振荡，或叫做减幅振荡． 　（1）振荡电路中的能量损耗有一部分转化为内能（产生焦耳热），还有一部向外辐射出去而损失． 　（2）如果用振荡器不断地将电源的能量补充到振荡电路中去，就可以保持等幅振荡． 1．无阻尼振荡：在电磁振荡中，如果没有能量损失，振荡电流的振幅保持不变，这种振荡叫做无阻尼振荡，也叫做等幅振荡． * 　　例：如图所示的振荡电路中，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 解析： 　　　因为电路中电流正在增强，所以电容器处于放电过程，极板上的电荷不断减少，两板间的场强正不断减小，电场能也不断减小，由安培定则可判断断得此时电容器放电的电流方向由b经线圈到a，电容器的下板带正电、上极带负电，所以b点电势高于a点电势，电流增大时，电流的变化率（磁通量的变化率）减小，所以线圈中的自感电动势在减小． 　　正确选项为A、B、D． 做一做 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，一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率． LC回路的周期和频率： 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）． 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电路的周期（频率）与哪些因素有关？ 电容较大时，电容器充电、放电的时间长些还是短些？线圈的自感系数较大时，电容器充电、放电时间长些还是短些？ 根据上面的讨论结果，定性地讲，LC电路的周期（频率）与电容C、电感L的大小有什么关系？ 思考与讨论 理论推