人教版选修34 第十四章 2 电磁振荡 课件（35张）.pptVIP

2电磁振荡 第十四章电磁波 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 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 自主预习预习新知夯实基础 自主预习 一 电场振荡的产生 1 振荡电流 大小和方向都做迅速变化的电流 2 振荡电路 能产生的电路 3 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 振荡电流 自感 减少 最大值 电场能 磁场能 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 磁场能 电场能 二 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 2 频率 1s内完成的的次数 如果振荡电路没有能量损失 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 3 周期和频率公式 t f 周期性变化 周期性变化 固有 固有 1 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 电场能最大 2 lc振荡电路中电流增大时 电容器上的电荷一定减少 3 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 4 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 即学即用 答案 2 在lc振荡电路中 电容器c带的电荷量q随时间t变化的图象如图1所示 1 10 6s到2 10 6s内 电容器处于 填 充电 或 放电 过程 由此产生的电磁波的波长为 m 答案 图1 充电 1200 重点探究 一 电磁振荡的产生 导学探究 答案电容器放电过程中 线圈中的电流逐渐增大 电容器的电场能转化为磁场能 如图2所示 将开关s掷向1 先给电容器充电 再将开关掷向2 1 电容器通过线圈放电过程中 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 答案 图2 答案在电容器反向充电过程中 线圈中电流逐渐减小 线圈中的磁场能转化为电容器的电场能 2 在电容器反向充电过程中 线圈中电流如何变化 电容器和线圈中的能量是如何转化的 答案 3 线圈中自感电动势的作用是什么 答案线圈中电流变化时 产生的自感电动势阻碍电流的变化 知识深化 振荡过程各物理量的变化规律 例1 多选 如图3所示 l为一电阻可忽略的线圈 d为一灯泡 c为电容器 开关s处于闭合状态 灯泡d正常发光 现突然断开s 并开始计时 能正确反映电容器a极板上电荷量q及lc回路中电流i 规定顺时针方向为正 随时间变化的图象是 图中q为正值表示a极板带正电 答案 解析 图3 解析s断开前 电容器c短路 线圈中电流从上到下 电容器不带电 s断开时 线圈l中产生自感电动势 阻碍电流减小 给电容器c充电 此时lc回路中电流i沿顺时针方向 正向 最大 给电容器充电过程 电容器带电荷量最大时 a板带负电 线圈l中电流减为零 此后 lc回路发生电磁振荡形成交变电流 综上所述 选项b c正确 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 3 根据能量判断 电场能增加时 充电 磁场能增加时 放电 针对训练 多选 lc振荡电路中 某时刻的磁场方向如图4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 图4 答案 解析 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 二 电磁振荡的周期和频率 导学探究 如图5所示的电路 图5 答案自感电动势更大 阻碍 作用更大 周期变长 答案 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 答案带电荷量增大 放电时间变长 周期变长 答案 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 知识深化 解电磁振荡周期相关题目的方法1 明确t 2 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 例2要想增大lc振荡电路中产生的振荡电流的频率 可采用的方法是a 增大电容器两极板的间距b 升高电容器的充电电压c 增加线圈的匝数d 在线圈中插入铁芯 答案 解析 升高电容器的充电电压 电容不变 b错误 增加线圈的匝数 在线圈中插入铁芯 自感系数增大 故c d错误 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 答案 图6 减小 10 6 解析根据磁感线方向 应用安培定则可判断出电流方向 从而可知电容器在充电 电流会越来越小 解析 达标检测 1 电磁振荡 多选 在lc回路中 电容器两端的电压随时间t变化的关系如图7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c 从时刻t2至t3 电路中的电场能不断增大d 从时刻t3至t4 电容器的带电荷量不断增大 图7 答案 1 2 3 4 解析 解析电磁振荡中的物理量可分为两组 电容器带电荷量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 同组物理量的大小变化规律一致 同增 同减 同为最大或同为零 异组物理量的大小变化规律相反 若q e u等物理量按正弦规律变化 则i b等物理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 1 2 3 4 2 电磁振荡 如图8所示的lc振荡电路中 已知某时刻电流i的方向如图 且正在增大 则此时a a板带正电b 线圈l两端电压在增大c 电容器c正在充电d 电场能正在转化为磁场能 答案 1 2 3 4 解析 图8 解析电路中的电流正在增大 说明电容器正在放电 选项c错误 电容器放电时 电流从带正电的极板流向带负电的极板 则a板带负电 选项a错误 电容器放电 电容器两板间的电压减小 线圈两端的电压减小 选项b错误 电容器放电 电场能减少 电流增大 磁场能增大 电场能正在转化为磁场能 选项d正确 1 2 3 4 3 电磁振荡的周期和频率 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 答案 1 2 3 4 解析 解析电容器放电一次经历四分之一个周期 而周期t 2 t是由振荡电路的电容c和电感l决定的 与充电电压 带电荷量 放电电流等无关 4 电磁振荡的周期和频率 如图9所示 线圈l的自感系数为25mh 电阻为零 电容