电磁振荡的周期和频率的教学设计方案.doc

电磁振荡的周期和频率的教学设计方案 1、LC振荡回路示教板、准备两个以上电感不同的线圈（可拆变压器的220V线圈）、电容器教师与学生的教学互动设计：教师先对比设问启发学生思考猜想，再通过实验演示，指导学生观察现象，分析研究，总结出周期的公式 ，再通过例题分析研究、讨论，巩固应用公式 上节课我们通过比较电磁振荡与简谐运动有很多相似之处，它们的运动都有周期性，我们知道振动的周期只与其本身的条件有关，而电磁振荡中的振荡电流周期又是由什么因素决定的呢？电感L、电容C的大小对振荡的快慢有怎样的影响？其他因素（q、i、U大小）与周期有没有关系？下面来研究这个问题 在同学回答的基础上，归纳指出，振荡电路里发生无阻尼自由振荡时的周期和频率叫做振荡电路的固有周期和固有频率 对比，联系单摆的振动，初步猜测一下电磁振荡的周期和频率与什么因素有关系？与LC回路中的电感L、电容C有何关系（定性）？ 简介如图所示电路，多抽头带铁芯的线圈，L值较大（可用220V或两个110V可拆变压器线圈串联而成）23个电解电容器（100 F、500 F、1000 F）演示电流表（指针在表盘中央），二个电源（6V，45V）等操作和观察，注意观察什么？（电流表指针摆动的快慢）选用不同的L或C值，发生电磁振荡时，电流表指针摆动的快慢程度（周期和频率）与L、C值的初步关系是什么？ 启发同学根据实验现象，推理、分析得到电容C不变时，电感L越大，振荡周期T就越长，频率越低当电感L不变时，电容C越大，振荡周期就越长，频率越低 在同学回答的基础上小结指出LC振荡电路的固有周期（T）和固有频率（f），决定于电路中线圈的电感L和电容器的电容C 归纳指出电容越大，容纳电荷就越多，充放电需要的时间就越长，因而周期就长，频率就低线圈的电感L越大，阻碍电流变化的延时作用就越强，使放电、充电的时间就越长 因而周期就越长，频率就越低，总而言之，LC电路的周期和频率由电路本身的性质（L、C值）决定，与电容器的带电量的多少，电流大小无关 公式表明，适当地选择电容C和电感L，就可以使电路的固有周期和频率符合我们的各种需要，通常应用中是可变电容器和电感线圈组成LC电路，要得到不同周期和频率的振荡电流，可通过改变电容器的电容C来实现，如图1916所示，亦可通过改变电感L来实现，如图1917所示： 【例1】如图所示LC振荡电路中可变电容器C的取值范围为10pF360pF，线圈 的电感为H，求此电路能获得的振荡电流的最高频率多大？ 所以由题给条件，即可求得最高和最低频率，计算时注意各量要用相应的国际单位制的主单位 【例2】在图（甲）中，LC振荡电路中规定图示电流方向为电流i的方向，则振荡电流随时间变化的图像如图（乙）所示 解析：分析这类问题的关键是要搞清电场能和磁场能相互转化的过程，以及它所对应的物理状态和物理量间的关系，由题图可知电容器C正在放电，当t0时，C带电量最多，两板间电压最大，电场能也最大，而此时磁场能最小（为零），对应的电流i最小（为零），随着C放电的持续，带电量 、电压、电场能将逐渐减小，而磁场能、电流i将逐渐变大，磁场能、电流达到最大之后由于电感L和电容C的作用，将对电容反向充电，直至最大，依此类推，故可得知，A、C时刻电流最大，磁场最强，电场为零，C带电量为零，当电流为零时（对应图中的O、B、D）电容器上带电量最多，相应的电场强度值为最大，同理可知C时刻电流达到最大，电容经过T4放电完毕后，紧接着又对电容反向充电，又经T/4，充电到最大值，即带电量、电压、电场能达最大，磁场能、电流变为零，这个过程对应着图中的 ，类似的道理可知 也是对电容的充电过程 1、LC振荡电路的周期公式，频率公式要理解其物理含义，它只由电路本身的特性（L、C值）决定，所以叫做固有周期和固有频率，应用中，通过改变LC回路中的电感L或电容C，周期和频率也随之改变，满足各种需要 2、应用周期公式、频率公式进行计算时，要特别注意各个物理量的单位，常用电容器的单位有微法（ F）和皮法（pF），代入公式时一定要换为法（F），电感L的