人教版选修3－4 14.2 电磁振荡 学案.doc

14.2 电磁振荡 学案 知识导学 学习本节内容，首先要明确一些相关的基本概念，掌握振荡电流的产生和电磁振荡的过程，lc振荡电路的周期和频率，及影响周期和频率的因素，学会公式t=2,f=的应用，一定要注意理论与实践相结合，由于电磁振荡是本节，也是本章内容的重点，在电磁波的应用方面有着举足轻重的作用，所以我们必须理解和掌握电磁振荡的产生原理，尤其是lc振荡电路.知识梳理1.几个基本概念：大小和方向都随时间做_的电流叫振荡电流，能够产生振荡电流的电器叫_.在lc回路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荷和电流相联系的电场和电磁场都发生周期性变化的现象叫_.2.lc回路中产生的电磁振荡：（1）lc回路中的振荡电流是由于电容器通过自感线圈（可产生自感电动势，阻碍通过线圈的电流的变化）不断充、放电产生的，按_规律做周期性变化.（2）在lc回路产生振荡电流的过程中，磁场能（由通过线圈中的电流产生）和电场能（由电容器极板上的电荷产生）之间不断地相互转化着.电容器放电阶段，_能转化为_能.放电完毕瞬间，电场能为_，振荡电流及磁场能达到_.然后电容器被反向充电，在此阶段，_能转化为_.充电完毕瞬间，磁场能为零，电容器极板上的电荷量及电场能达_.3.lc振荡电路的周期只取决于_和_，即由lc回路本身的性质决定，和电容器所带电荷量q，极板间的电压u，线圈中的电流i均无关.疑难突破电磁振荡的产生过程剖析：电磁振荡过程中电流及电容器上电荷量随时间的变化关系如图所示.振荡过程中的电流，极板上的电荷量、电压、电场能和磁场能的对应关系如下表所示.时间t0t/4t/23t/4t电荷量q最多0最多0最多电压u最大0最大0最大电场e最大0最大0最大电流i0最大0最大0典题精讲【例1】 lc振荡电路的电容c=556 pf，电感l=1 mh，若能向外发射电磁波，则其波长为多少米？电容器极板所带电荷量从最大变为零，经过的最短时间是多少秒？思路解析：根据t=2，该电路的振荡周期t为t=2=23.14=4.6810-6 slc振荡电路周期即其发射的电磁波的周期，又由c=有，电磁波的波长=ct=3.01084.6810-6 m=1 404 m电容器极板上所带电荷量由最大变为零，经过的最短时间为.t=1.1710-7 s.答案：1 404 m 1.1710-7 s绿色通道：lc电路产生的电磁振荡，其周期和频率由电路本身性质决定，即t=2，而在一个周期内电容器充放电各两次.变式训练1:在lc振荡电路中，电容器上的带电荷量从最大值变化到零的最短时间是（ )a. b. c. d.2答案：b变式训练2:在lc振荡电路中,线圈自感系数l=210-4 h,电容器的电容c=210-6 f,则电路中的电流从零变到最大经过的最短时间为_s.答案：3.1410-5【例2】有一lc振荡电路，线圈自感系数的变化范围是0.10.4 mh,电容器电容的变化范围是49 pf，试求该电路产生的振荡电流的频率的变化范围.思路解析：fmax=7.96106 hzfmin=hz=2.66106 hz.答案：2.661067.96106 hz绿色通道:对于lc电路的周期t与自感系数l和电容c的关系是t=2.变式训练:在线圈l和可变电容器c组成的振荡电路中，线圈的自感系数可从4 mh变到0.1 h，电容器的电容可从3.6 pf变到90 pf，那么这个振荡电路的最高频率和最低频率各是多少千赫？答案：1 327 khz 53 khz 问题探究 问题：在学习完本节后，你是否觉得电磁振荡与简谐运动虽然本质不同，但又具有共同的特点？试结合以前学过的知识，作出简单比较. 导思：在此问题中，我们首先应该明确，电磁波也是一种波，它跟其他波一样，都具有波的共性，但它与机械波有区别，最大的区别就是电磁波既可以在介质中传播又可以在真空中传播.而电磁波又可以由电磁振荡产生，简谐运动是机械运动中的一个特例.自然而然就把这两者联系了起来.从获得能量的方式，能量的转化，变化规律，最大值及周期几个方面进行比较，对电磁振荡和简谐运动有一个具体而深刻的了解. 探究：首先从能量方面入手，我们知道在简谐运动中动能与势能周期性地相互转化，而在电磁振荡中，磁场能与电场能也相互转化；其次还有它们相关的几个物理量的周期性变化，这都是它们共同特点的体现. 探究结论： 电磁振荡与简谐运动的比较用电源给电容器c充电，使lc回路中具有一定能量用外力把单摆拉离平衡位置，使单摆具有一定能量电容器内电场