人教版选修34 第十四章 2电磁振荡 课件（32张）.ppt

第十四章 2电磁振荡 学习目标1 知道什么是lc振荡电路和振荡电流 2 知道lc回路中振荡电流的产生过程 知道电磁振荡过程中能量转化情况 3 知道电磁振荡的周期与频率 会求lc电路的周期与频率 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 一 电磁振荡的产生 如图1所示 将开关s掷向1 先给电容器充电 再将开关掷向2 从此时起 电容器通过线圈放电 线圈中是否会产生自感电动势 自感电动势产生什么效果 线圈中的电流怎样变化 电容器的电场能转化为什么形式的能 当线圈中的电流减小时 是否会对电容器充电 此时线圈中的磁场能转化为什么形式的能 答案 图1 答案线圈中的电流发生变化时 线圈中会产生自感电动势 阻碍线圈中电流的变化 电流逐渐增大 电容器的电场能转化为磁场能 线圈中电流减小时 对电容器充电 线圈中的磁场能转化为电容器的电场能 电磁振荡的产生及振荡过程各物理量的变化规律1 振荡电流 大小和方向都做迅速变化的电流叫做振荡电流 振荡电路 产生振荡电流的电路 2 lc振荡电路的放电 充电过程 1 电容器放电 线圈有作用 放电电流不会立刻达到最大值 而是由零逐渐增大 极板上的电荷逐渐 放电完毕时 极板上的电荷量为零 放电电流达到 该过程电容器的全部转化为线圈的 周期性 自感 减少 最大值 磁场能 电场能 2 电容器充电 电容器放电完毕时 线圈有作用 电流并不会立刻减小为零 而会保持原来的方向继续流动 并逐渐减小 电容器开始 极板上的电荷逐渐 电流减小到零时 充电结束 极板上的电荷量达到 该过程中线圈的又全部转化为电容器的 自感 反向 充电 增多 最大值 电场能 磁场能 3 振荡电流i 磁感应强度b 磁通量 磁场能e磁 极板带电荷量q 板间电压u 电场强度e 电场能e电 随时间的变化图象 如图2所示 图2 判断下列说法的正误 1 lc振荡电路的电容器放电完毕时 回路中磁场能最小 2 lc振荡电路的电容器极板上电荷量最多时 电场能最大 3 lc振荡电路中电流增大时 电容器上的电荷一定减少 4 lc振荡电路的电流为零时 线圈中的自感电动势最大 二 电磁振荡的周期和频率 如图3所示的电路 1 如果仅更换自感系数l更大的线圈 将开关s掷向1 先给电容器充电 再将开关掷向2 电容器通过线圈放电 线圈因自感现象产生的自感电动势是否更大 阻碍 作用是否也更大 由于延缓了振荡电流的变化 振荡周期t会怎样变化 答案 图3 答案自感电动势更大 阻碍作用更大 周期变长 答案 答案带电量增大 放电时间变长 周期变长 2 如果仅更换电容c更大的电容器 将开关s掷向1 先给电容器充电 电容器的带电荷量是否增大 再将开关掷向2 电容器通过线圈放电 放电时间是否相应地变长 振荡周期t是否变长 电磁振荡的周期和频率1 周期 电磁振荡完成一次需要的时间 频率 1s内完成的的次数 如果没有能量损失 也不受其他外界影响 这时的周期和频率分别叫做振荡电路的周期和频率 2 lc振荡电路的周期和频率公式 t f 周期性变化 周期性变化 固有 固有 判断下列说法的正误 1 lc振荡电路中 电容器的某一极板 从带最多的正电荷放电到这一极板充满负电荷为止 这一段时间为一个周期 2 要提高lc振荡电路的振荡频率 可以减小电容器极板的正对面积 3 lc振荡电路线圈的自感系数增大为原来的4倍 振荡周期增大为原来的2倍 4 提高充电电压 极板上带更多的电荷时 能使振荡周期变大 题型探究 一 电磁振荡的产生 1 振荡电路中各物理量变化情况一览表 2 lc振荡电路充 放电过程的判断方法 1 根据电流流向判断 当电流流向带正电的极板时 电容器的电荷量增加 磁场能向电场能转化 处于充电过程 反之 当电流流出带正电的极板时 电荷量减少 电场能向磁场能转化 处于放电过程 2 根据物理量的变化趋势判断 当电容器的电荷量q 电压u 场强e 电场能ee 增大或电流i 磁感应强度b 磁场能eb 减小时 处于充电过程 反之 处于放电过程 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 则电场能正在减小 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 例1 多选 lc振荡电路中 某时刻的磁场方向如图4所示 则 解析 答案 图4 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 针对训练1 多选 在如图5 a 所示的lc振荡电路中 通过p点的电流随时间变化的图线如图 b 所示 若把通过p点向右的电流规定为i的正方向 则 解析 答案 图5 a 0至0 5ms内 电容器c正在充电b 0 5ms至1ms内 电容器上极板带正电c 1ms至1 5ms内 q点比p点电势高d 1 5ms至2ms内 磁场能在减少 解析由题图 b 知0至0 5ms内i在增大 应为放电过程 a错误 0 5ms至1ms内 电流在减小 应为充电过程 电流方向不变 电容器上极板带负电 b错误 在1ms至1 5ms内 为放电过程 电流方向改变 q点比p点电势高 c正确 1 5ms至2ms内为充电过程 磁场能在减少 d正确 解电磁振荡周期相关题目的方法 1 明确t 即t取决于l c 与极板所带电荷量 两板间电压无关 2 明确电感线圈的自感系数l及电容c由哪些因素决定 l一般由线圈的长度 横截面积 单位长度上的匝数及有无铁芯决定 电容c由公式c 可知 与电介质的介电常数 r 极板正对面积s及板间距离d有关 二 电磁振荡的周期和频率 例2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小线圈的匝数 解析 答案 解析本题考查lc振荡电路的频率公式f 由此式可知增大固有频率f的办法是减小l或减小c或同时减小l和c 增大电容器两极板的正对面积或减小电容器两极板的距离 则c增大 减小正对面积或增大电容器两极板的距离 则c减小 在线圈中放入铁芯或增加线圈的匝数则l增大 减小线圈的匝数则l减小 故选项d正确 例3如图6所示为振荡电路在某一时刻的电容器带电情况和电感线圈中的磁感线方向情况 由图可知 电感线圈中的电流正在 填 增大 减小 或 不变 如果电流的振荡周期为t 10 4s 电容c 250 f 则线圈的自感系数l h 解析 答案 图6 减小 10 6 达标检测 1 多选 在lc振荡电路中 若某个时刻电容器的极板上的电荷量正在增加 则a 电路中的电流正在增大b 电路中的电场能正在增加c 电路中的电流正在减小d 电路中的电场能正在向磁场能转化 答案 1 2 3 4 解析电荷量增加 电容器充电 电场能增加 磁场能减少 电流减小 解析 2 多选 在lc振荡电路中a 电容器充 放电一次 所用时间是半个周期b 电容器两板间电压最大时 电流为零c 电路中电流减小时 电容器处于放电状态d 电容器放电完毕时电流为零 1 2 3 4 解析 答案 解析lc振荡电路中 一个周期内 电容器充 放电两次 故a正确 放电过程中 电流增大 充电过程中电流减小 故b正确 c d错误 答案 解析 1 2 3 4 3 在lc振荡电路中 电容器放电时间的长短决定于a 充电电压的大小b 电容器带电荷量的多少c 放电电流的大小d 电容c和电感l的数值 解析电容器放电一次经历四分之一个周期 而周期t t是由振荡电路的电容c和电感l决定的 与电荷量 放电电流等无关 a 电容器开始放电 放电过程中电感线圈的磁场能减小b 电容器开始放电 放电过程中电感线圈阻碍电流增大c 若增大电容器极板间距 电容器充放电时间变长d 若去掉线圈中的铁芯 电容器充放电频率会减小 4 如图7所示的电路中 l是电阻不计的电感线圈 c是电容器 开关s接1 待电路稳定后