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文档简介

学习目标1、理解麦克斯韦电磁场理论;2、了解电磁场和电磁波;3、了解振荡电流、振荡电路的定义;4、理解LC振荡电路的振荡过程;5、知道电磁振荡的周期和频率。学习重点和难点1、理解麦克斯韦电磁场理论;2、知道电磁振荡的周期和频率,理解LC振荡电路的振荡过程及电场能与磁场能的相互转化。知识要点梳理知识点一:电磁场与电磁波要点诠释:1、麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论:变化的磁场产生电场;变化的电场产生磁场。注意:不变化的电场周围不产生磁场,变化的电场周围一定产生磁场。但如果电场是均匀变化的,产生的磁场是恒定的,如果电场是周期性(振荡)变化的,产生的磁场将是同频率的周期性(振荡)变化的磁场,反之也成立。2、电磁场和电磁波的概念变化的电场和变化的磁场相联系的统一体叫电磁场;电磁场的传播就是电磁波。3、电磁波在真空中的传播速度v=c光=m/s ;电磁波的传播不需要介质。4、电磁波的周期T、频率f、波长以及它们与波速v的关系v=/T=f T、f由波源确定,不因介质而变化,而v、在不同的介质中其值不同;同一介质中的电磁波频率越高,波长越短。知识点二:振荡电流、振荡电路要点诠释:1、振荡电流:大小和方向均随时间做周期性变化的电流叫振荡电流。2、振荡电路: 能产生振荡电流的电路叫振荡电路,常见的是LC振荡电路。知识点三:LC电路中振荡电流的产生过程要点诠释:1、电容器充电而未开始放电时,电容器电压U最大,电场E最强,电场能最大,电路电流i =0 ;2、电容器开始放电后,由于自感L的作用,电流逐渐增大,磁场能增强,电容器中的电荷减少,电场能 减少。在放电完毕瞬间,U=0,E=0,i最大,电场能为零,磁场能最大。3、电容器放完电后,由于自感作用,电流i保持原方向继续流动并逐渐减小,对电容器反向充电,随电 流减小,电容两端电压升高,磁场能减小而电场能增大,到电流为零瞬间,U最大,E最大,i=0, 电场能最大,磁场能为零。4、电容器开始放电,产生反向放电电流,磁场能增大电场能减小,到放电完了时,U=0,E=0,i最大,电场能为零,磁场能最大上述过程反复循环,电路产生振荡电流知识点四:电磁振荡、阻尼振荡和无阻尼振荡要点诠释:1、电磁振荡在振荡电路中,电容器极板上的电量,通过线圈的电流及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性变化的现象叫电磁振荡。2、电磁振荡的周期和频率(1)周期T:电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫周期。(2)频率f :一秒钟内完成的周期性变化的次数叫频率。(3)LC电路的周期和频率:T=2, f=1(2)注意:aLC电路的周期和频率只取决于电容C和线圈的自感系数L,称为电路的固有周期、频率,跟电容器带 电量Q,板间电压U和线路中的电流i无关;bT、L、C、f的单位分别是秒(s)、亨(H)、法(F)、赫(Hz)。3、阻尼振荡和无阻尼振荡:(1)无阻尼振荡:振幅保持不变的振荡叫无阻尼振荡,电路中电场能与磁场能总和不变。(2)阻尼振荡:振幅逐渐减小的振荡叫阻尼振荡,电路中电场能与磁场能总和减少。规律方法指导: 1、LC振荡回路的核心就是电场能与磁场能相互转化的过程。电场能最大时,磁场能一定最小。而与电场能相对应的物理量U、E、Q,当电场能最大时,U、E、Q都最大;与磁场能相对应的物理量B、i,当磁场能最大时,B、i都最大。2、LC电路的周期和频率:T=2,其周期也称为LC电路的固有周期,只与本身的因素有关。3、麦克斯韦电磁场理论:变化的电场一定产生磁场;振荡的电场产生振荡的磁场,均匀变化的电场产生稳定的磁场。相反;磁场产生电场也具有相同的规律。4、电磁波的频率f、波长以及它们与波速v的关系:v=/T=f。要清楚波速是由介质来决定的。从一种介质进入另外一种介质频率不变,此时波长与波速成正比。经典例题透析类型一LC振荡电路中各物理量的变化1、 LC振荡电路中,当电容器放电完毕瞬间,以下说法正确的是:( )A电容器极板间的电压等于零,磁场能开始向电场能转化B电流达到最大值,线圈产生的磁场达到最大值C如果没有能量辐射损耗,这时线圈的磁场能等于电容器开始放电时电容器的电场能D线圈中产生的自感电动势最大思路点拨:处理这类问题时,必须明确电路在某一时刻或某一过程的各种说法及其特点。解析:电容器放电完毕的瞬间,还有以下几种说法:电场能向磁场能转化完毕;磁场能开始向电场能转化;电容器开始反方向充电。电容器放电完毕的瞬间有如下特点:电容器电量Q=0,板间电压U=0,板间场强E=0,线圈电流i最大,磁感应强度B最大,电路磁场能最大,电场能为零。线圈自感电动势E自=LI/t,电容器放电完毕瞬间,虽然i最大,但/t为零,所以后E自等于零。由于没有考虑能量的幅射,故能量守恒,在这一瞬间电场能E电=0,磁场能E磁最大,而电容器开始放电时,场能E电最大,磁场能E磁=0,则E磁=E电 。所以选项A、B、C正确。答案:ABC总结升华:放电完毕的瞬间电场能一定最小,电容器电量Q=0,板间电压U=0,板间场强E=0;磁场能一定最大,线圈电流i最大,磁感应强度B最大。举一反三【变式】在LC振荡电路中,当电容器的电量最大时:( )A电场能开始向磁场能转化 B电场能正在向磁场能转化C电场能向磁场能转化完毕 D磁场能正在向电场能转化思路点拨:清楚与电场能相对应的物理量,与磁场能相对应的物理量,并清楚二者的相互转化解析:电容器的电量最大时,电场能最大,可认为是磁场能完全转化为电场能,也可以认为是电场能开始向磁场能转化。答案:A类型二LC振荡电路的周期和频率2、要想提高LC振荡回路电磁振荡的频率,下列办法中可行的是:( )A线圈中插入铁心 B提高充电电压C增加电容器两板间距离 D减小电容器两板间的正对面积思路点拨: 要熟练掌握LC振荡电路的周期和频率公式T=2 或f=1(2)。解析:由公式f=1(2)得知:f和Q、U、I无关,与成反比,因此要增大f,就要减小L、C的乘积,即减小L或C。其中C=S4kd。减小L的方法有:在线圈中拉出铁心、减小线圈长度;减小线圈横截面积;减少单位长度匝数减小C的方法有:增加电容器两板间的距离;减小电容器两板间的正对面积;在电容器两板间换上介电常数较小的电介质。故C、D选项正确。答案:CD总结升华:在线圈中拉出铁心、减小线圈长度;减小线圈横截面积;减少单位长度匝数可减小L;增加电容器两板间的距离;减小电容器两板间的正对面积;在电容器两板间换上介电常数较小的电介质可减小C。举一反三【变式1】把一根软铁棒插入LC振荡回路的空心线圈中,其它条件保持不变,则回路的:( )A固有振荡频率变高 B固有振荡周期变大C固有振荡频率变低 D振荡电压增加思路点拨:清楚LC振荡回路的周期、频率公式。同时清楚改变自感系数L和电容C的物理量。解析:把一根软铁棒插入LC振荡回路的空心线圈中,自感系数L变大,根据T=2 或f=1(2),可知固有振荡周期变大,振荡频率变小。与振荡电压无关。答案:B C【变式2】使一LC振荡回路中电容器的带电量最大值增大一倍,其他条件保持不变,则回路的:( )A固有振荡周期增大一倍 B振荡电压最大值提高一倍C固有振荡周期不变 D固有频率减小为一半思路点拨:对于给定的电容器,电容C是不变的解析:由于LC振荡回路中电容器的带电量最大值增大一倍,其他条件保持不变,所以,振荡电压最大值提高一倍。由于L、C都没有变化,所以固有周期和频率都没有变化。答案:BC 类型三麦克斯韦电磁场理论3、关于电磁理论,下面几种说法正确的是:( )A在电场的周围空间一定产生磁场B任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场C均匀变化的电场周围空间产生变化的磁场D振荡电场在周围空间产生变化的振荡磁场思路点拨:要熟悉麦克斯韦电磁场理论的内容:变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场;振荡电场在周围空间产生变化的振荡磁场,振荡磁场在周围空间产生变化的振荡电场;均匀变化的电场产生稳定的磁场,均匀变化的磁场产生稳定的电场。解析:根据麦克斯韦电磁场理论得知:不变的电场周围不产生磁场,均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,振荡电场周围产生振荡磁场。故只有D答案正确。答案:D总结升华:只有变化的电场才能产生磁场,均匀变化的电场产生稳定的磁场,振荡电场产生振荡的磁场。

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