电磁振荡(选修3-4)

第一节电磁振荡 电磁振荡与电磁波 无线电广播是利用电磁波传播的 电视广播也是利用电磁波传播的 导弹 人造地球卫星的控制以及宇宙飞船跟地面的通信联系都是利用电磁波 那么 电磁波是什么呢 它是怎样产生的 有些什么性质以及怎样利用它来传递各种信号呢 这一章就要研究这些问题 要了解电磁波 首先就要了解什么是电磁振荡 电磁振荡和电磁波的重要性 一 电磁振荡电路的演变与构成 有电流产生 没电流但有电势差 磁铁上下运动 在两板产生大小和方向不断变化的电场 即电容器在不断进行充 放电 思考 如果一个充满了电的电容器与线圈连接 会发生什么现象 演示1 实验演示 右图所示 将电键K扳到1 给电容器充电 然后将电键扳到2 此时可以见到G表的指针来回摆动 总结 能产生大小和方向都都作周期发生变化的电流叫振荡电流 能产生振荡电流的电路叫振荡电路 其中最简单的振荡电路叫LC回路 总结 振荡电流是一种交变电流 是一种频率很高的交变电流 它无法用线圈在磁场中转动产生 只能是由振荡电路产生 思考 振荡电流按什么规律变化的呢 放电 充电 放电 充电 i q u t 二 振荡过程分析及各物理量的变化 文字综述 充电完毕 充电开始 电场能达到最大 磁场能为零 回路中感应电流i 0 放电完毕 放电开始 电场能为零 磁场能达到最大 回路中感应电流达到最大 充电过程 电场能在增加 磁场能在减小 回路中电流在减小 电容器上电量在增加 从能量看 磁场能在向电场能转化 放电过程 电场能在减少 磁场能在增加 回路中电流在增加 电容器上的电量在减少 从能量看 电场能在向磁场能转化 注 请克服欧姆定律中的定性思维 总结 在振荡电路中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 以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化 这种现象叫电磁振荡 阻尼振荡与无阻尼振荡 1 阻尼振荡 在振荡电路中由于能量被逐渐消耗 振荡电路中的电流要逐渐减小 直到最后停下来 2 无阻尼振荡 在电磁振荡的电路中 如果没有能量损失 振荡应该永远地持续下去 电路中振荡电流的振幅应该永远保持不变 这种振荡叫无阻尼振荡 三 电磁振荡的周期和频率 请阅读教材并回答下列问题 1 什么是电磁振荡的周期和频率 它与哪些因素有关 2 电磁振荡的周期和频率的公式是什么 小资料 思考与讨论 放 减小 增加 电场能正在向磁场能转化 负 2 在LC的回路中 电流i t的关系如图所示 若规定逆时针方向为电流的正方向 说明t0时刻电路中能量变化情况 及电场能 磁场能 充放电等情况 下列分析情况正确的是 A t1时刻电路的磁场能正在减小 B t1 t2时间电路中的电量正在不断减少 C t2 t3时间电容器正在充电 D t4时刻电容中的电场能最大 思考与讨论 D 3 在LC振荡电路中 当电容器放电完毕瞬间 电路中的电流为 线圈两端的电压为 4 在LC回路中 当振荡电流为零时 则电容器开始 电容器的电量将 电容器中的 达到最大 为零 思考与讨论 最大 零 放电 减少 电场能 磁场能 5 要使LC振荡电路的周期增大一倍 可采用的办法是 A 自感系数L和电容C都增大一倍B 自感系数L和电容C都减小一半C 自感系数L增大一倍 而电容C减小一半D 自感系数L减小一半 而电容C增大一倍 思考与讨论 6 LC回路发生电磁振荡时 A 电容器两板间电压减小时 电路中电流减小B 电容器两板间电压减小时 电路中电流增大C 电容器两板间电压为0时 电路中电流最大D 电容器两板间电压为最大时 电路中电流为0 7 如图所示 是LC振荡电路中产生的振荡电流i随时间t的变化图象 在t3时刻下列说法正确的是 A 电容器中的带电量最大B 电容器中的带电量最小C 电容器中的电场能达到最大D 线圈中的磁场能达到最小 思考与讨论 8 在LC回路中 电容器充电后向线圈放电发生电磁振荡时 若将电容器两板间距离增大 则振荡过程中A 电容器两板间的最大电压变大B 振荡电流的最大值变大C 振荡电流的频率变大D 电容器所带电量最大值变大 9 在图中 在闭合电键K足够长时间后将K断开 在此断开瞬间 LC回路中的情况是 电源内阻不计 A 电流强度i 1A 方向如图中所示 电容器开始放电B 电流强度i 1A 方向与图示相反 电容器开始充电C 电流强度i 0 电容器开始充电D 电流强度i 0 电容器开始放电 思考与讨论 10 在图所示的电路中 可变电容器的最大电容是270pF 最小电容为30pF 若L保持不变 则可变电容器的动片完全旋出与完全旋入时 电路可产生的振荡电流的频率之比为 思考与讨论 11 如图所示的振荡电路中存在着等幅振荡电流 如果把电键K打开过相当长一段时间以后重新合上 则在电键重新闭合后电路中 A 不再存在振荡电流B 还有振荡电流且振幅与原来的相等C 还有振荡电流但振幅小于原来的振幅D 以上三种