高中物理 14.2 电磁振荡课件 新人教版选修34.ppt

2电磁振荡 理解振荡电流 振荡电路及lc电路的概念 了解lc回路中振荡电流的产生过程 了解电磁振荡的周期与频率 会求lc电路的周期与频率 1 2 1 振荡电流 大小和 都做周期性迅速变化的电流 2 振荡电路 产生 的电路 最简单的振荡电路为lc振荡电路 放电过程 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 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 振荡电流逐渐增大 放电完毕 电流达到最大 电场能全部转化为磁场能 一 电磁振荡的产生 振荡电流和振荡电路 电磁振荡的过程 方向 振荡电流 逐渐减少 磁场 能 充电过程 电容器放电完毕后 由于线圈的自感作用 电流保持 逐渐减小 电容器将进行 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 振荡电流逐渐减小 充电完毕 电流减小为零 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 在电磁振荡过程中 电容器极板上的电荷量 电路中的电流 与振荡电流相联系的电场和磁场都在 电场能和磁场能也随着周期性的 电磁振荡的实质 原来的方向 反向充电 周期性变化 转化 电磁振荡的周期t 电磁振荡完成一次 需要的时间 电磁振荡的频率f 1s内完成周期性变化的 lc电路的周期 频率 公式周期 频率公式 t 2 f 其中 周期t 频率f 自感系数l 电容c的单位分别是秒 s 赫兹 hz 享利 h 法拉 f 二 电磁振荡的周期和频率 周期性变化 次数 如图14 2 1所示 一 电磁振荡中的对应变化关系 用图象对应分析i q的变化关系 图14 1 1 相关量与电路状态的对应情况 在lc回路发生电磁振荡的过程中 电容器上的物理量 电量q 电场强度e 电场能ee是同时同向变化的 即 q e ee 或q e ee 振荡线圈上的物理量 振荡电流i 磁感应强度b 磁场能eb也是同步同向变化的 即 i b eb 或i b eb 二 lc回路中各量间的变化规律及对应关系 同步同变关系 同步异变关系 物理量的等式关系 思考与讨论 教材p80 点拨电容越大 电感越大 周期就越大 放电时间就越长 这是因为当电容器两极板间的电压一定时 电容越大 所储存的电荷量就越多 充放电所需的时间就越长 周期就越大 电感l越大 产生的自感电动势就越大 对电流变化的阻碍作用就越大 从而充 放电时间就越长 周期就越大 教材资料分析 典例1 lc振荡电路中 某时刻的磁场方向如图14 2 2所示 则 a 若磁场正在减弱 则电容器正在充电 电流由b向ab 若磁场正在减弱 则电场能正在增大 电容器上极板带负电c 若磁场正在增强 则电场能正在减少 电容器上极板带正电d 若磁场正在增强 则电容器正在充电 电流方向由a向b 电磁振荡过程的分析 解析若磁场正在减弱 则电流在减小 是充电过程 根据安培定则可确定电流由b向a 电场能增大 上极板带负电 故选项a b正确 若磁场正在增强 则电流在增大 是放电过程 电场能正在减小 根据安培定则 可判断电流由b向a 上极板带正电 故选项c正确 d错误 答案abc 图14 2 2 借题发挥在电磁振荡中各物理量变化是有规律的 我们要熟悉各物理量变化的特点 特别抓住关键的电量和电流 电量变大 电场强度 电场能变大 电流则变小 磁感应强度 磁场能变小 题中就是先根据右手螺旋定则 即安培定则 找到电流方向 判断是充电 还是放电电流变化情况及其它量便可推得 如图14 2 3所示 lc振荡电路中振荡电流的周期为2 10 2s 自振荡电流沿逆时针方向达最大值时开始计时 当t 3 4 10 2s时 电容器正处于 状态 填 变式1 图14 2 3 充电 放电 充电完毕 或 放电完毕 这时电容器的上极板 填 带正电 带负电 或 不带电 解析根据题意画出此lc电路的振荡电流的变化图象如图所示 结合图象 t 3 4 10 2s时刻设为图象中的p点 则该时刻电路正处于反向电流减小过程中 所以电容器正处于反向充电状态 上极板带正电 答案充电带正电 为了增大lc振荡电路的固有频率 下列办法中可采取的是 a 增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯b 减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数c 减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯d 减小电容器两极板的正对面积并减少线圈的匝数 lc振荡电路周期 频率公式的理解及应用 典例2 答案d 在lc振荡电路中 用以下的哪种办法可以使振荡频率增大一倍 a 自感l和电容c都增大一倍b 自感l增大一倍 电容c减小一半c 自感l减小一半 电容c增大一倍d 自感l和电容c都减小一半 变式2 答案d 在lc振荡电路中 某时刻磁场方向如图14 2 4所示 则下列说法正确的是 a 若磁场正在减弱 则电容器上极板带正电 电磁振荡过程的分析 1 图14 2 4 b 若电容器正在充电 则电容器下极板带正电c 若电容器上极板带正电 则线圈中电流正在增大d 若电容器正在放电 则自感电动势正在阻碍电流增大 解析由电流的磁场方向和安培定则可判断振荡电流的方向 由于题目中未标明电容器两极板带电情况 可分两种情况讨论 1 若该时刻电容器上极板带正电 则可知电容器处于放电阶段 电流增大 则c对a错 2 若该时刻电容器下极板带正电 可知电容器处于充电状态 电流在减小 则b对 由楞次定律可判定d对 答案bcd 在lc回路中 电容器两端的电压随时间t变化的关系如图14 2 5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 2 图14 2 5 c 在时刻t2至t3 电路的电场能不断增大d 从时刻t3至t4 电容的带电荷量不断增大 解析电磁振荡中的物理量可分为两组 电容器带电q 极板间电压u 电场强度e及电场能为一组 自感线圈中的电流i 磁感应强度b及磁场能为一组 同组量的大小变化规律一致 同增同减同为最大或为零值 异组量的大小变化规律相反 若q e u等量按正弦规律变化 则i b等量必按余弦规律变化 根据上述分析由题图可以看出 本题正确选项为a d 答案ad 3 如图14