第二节电磁振荡

1、第二节电磁振荡第二节电磁振荡 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第一节第一节第二节第二节课前自主学案课前自主学案目标概览目标概览目标概览目标概览学习目标：学习目标：1.知道什么是知道什么是LC振荡电路和振荡电流振荡电路和振荡电流2知道知道LC回路中振荡电流产生的过程回路中振荡电流产生的过程3知道产生电磁振荡过程中，知道产生电磁振荡过程中，LC振荡电路中的能振荡电路中的能量转化情况，知道阻尼振荡和无阻尼振荡量转化情况，知道阻尼振荡和无阻尼振荡4知道什么是电磁振荡的周期和频率知道什么是电磁振荡的周期和频率5. 知道知道LC回路的周期、频率公式，并能利用公式回路

2、的周期、频率公式，并能利用公式分析、计算简单问题分析、计算简单问题重点难点：重点难点：1.定性理解振荡周期与电容、电感的关定性理解振荡周期与电容、电感的关系系2LC振荡电路的周期振荡电路的周期(频率频率)公式公式课前自主学案课前自主学案一、电磁振荡的产生一、电磁振荡的产生1振荡电流：振荡电流：_和和_做周期性变化的电流做周期性变化的电流 . 2振荡电路振荡电路(1)定义：能产生定义：能产生_的电路的电路(2)结构：最简单的振荡电路是由结构：最简单的振荡电路是由_和和_组成的电路，称为组成的电路，称为LC回路回路3电磁振荡：电容器充放电的过程中，电容器极电磁振荡：电容器充放电的过程中，电容器极板

3、上的电荷板上的电荷q，电路中的电流，电路中的电流i，电容器里的电场，电容器里的电场的场强的场强E，线圈磁场的磁感应强度，线圈磁场的磁感应强度B，都发生周期，都发生周期性的变化的现象性的变化的现象大小大小方向方向振荡电流振荡电流自感线圈自感线圈L电容器电容器C4LC回路的振荡过程回路的振荡过程电流电流 电容器电量电容器电量磁场能磁场能电场能电场能刚要放刚要放电瞬间电瞬间无无最多最多无无最大最大放电过放电过程中程中增大增大减少减少增大增大减少减少放电完放电完毕毕最大最大零零最大最大零零反向充反向充电过程电过程减小减小增大增大减小减小增大增大二、阻尼振荡和无阻尼振荡二、阻尼振荡和无阻尼振荡1无阻尼振

4、荡：在电磁振荡中，如果没有能量损无阻尼振荡：在电磁振荡中，如果没有能量损失，振荡应该永远持续下去，振荡电流的振幅应失，振荡应该永远持续下去，振荡电流的振幅应该永远该永远_的振荡的振荡2阻尼振荡：振荡电路中的能量要逐渐损耗，振阻尼振荡：振荡电路中的能量要逐渐损耗，振荡电流的振幅要荡电流的振幅要_，直到最后停止振，直到最后停止振荡的振荡荡的振荡保持不变保持不变逐渐减小逐渐减小三、电磁振荡的周期和频率三、电磁振荡的周期和频率1周期：电磁振荡完成一次周期：电磁振荡完成一次_变化需要变化需要的时间的时间2频率：一秒钟内完成的频率：一秒钟内完成的_变化的次数变化的次数3固有周期和固有频率固有周期和固有频率

5、振荡电路中发生电磁振荡时，如果没有能量损失振荡电路中发生电磁振荡时，如果没有能量损失，也不受其他外界的影响，这时电磁振荡的周期，也不受其他外界的影响，这时电磁振荡的周期和频率叫做振荡电路的和频率叫做振荡电路的_和和_简称振荡电路的周期和频率简称振荡电路的周期和频率周期性周期性周期性周期性固有周期固有周期固有频率固有频率核心要点突破核心要点突破一、电磁振荡的特点及变化规律一、电磁振荡的特点及变化规律1电磁振荡的特点电磁振荡的特点LC回路工作具有周期性，可归纳为：回路工作具有周期性，可归纳为：(1)两个物理过程两个物理过程放电过程：放电过程：qi，电场能转化为磁场能，电场能转化为磁场能充电过程：充

6、电过程：qi，磁场能转化为电场能，磁场能转化为电场能(2)五个特殊状态，如下表所示五个特殊状态，如下表所示.振荡振荡电路电路的状的状态态时刻时刻t0ttT TtT电容器电容器极板上极板上的电量的电量最大最大零零最大最大零零最大最大振荡振荡电流电流ii0正向正向最大最大i0反向反向最大最大 i0电场能电场能最大最大零零最大最大零零最大最大磁场能磁场能零零最大最大零零最大最大零零(3)振荡电流的图象振荡电流的图象图图18112电磁振荡的变化规律电磁振荡的变化规律(1)总能量守恒：电场能磁场能恒量总能量守恒：电场能磁场能恒量(2)电场能与磁场能交替转化电场能与磁场能交替转化电场能电场能磁场能磁场能电

7、场能电场能磁场能磁场能电场强度电场强度E磁感应强度磁感应强度B电场强度电场强度E磁感应强度磁感应强度B电容器带电量电容器带电量q电路中电流电路中电流i电容器带电量电容器带电量q电路中电流电路中电流i特别提醒：特别提醒：电容器极板上的电量、振荡电流、电场电容器极板上的电量、振荡电流、电场和磁场变化的频率相同，在一个周期内完成一次周和磁场变化的频率相同，在一个周期内完成一次周期性变化，频率均为期性变化，频率均为f.在一个周期内电场能和磁场在一个周期内电场能和磁场能相互转化两次，转化的频率为能相互转化两次，转化的频率为2f.二、如何理解、应用周期公式和频率公式二、如何理解、应用周期公式和频率公式1L

8、C振荡电路的周期公式、频率公式，要理解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其物理含义，它只由电路本身的特性(L、C值值)决决定，所以叫做固有周期和固有频率应用中通过定，所以叫做固有周期和固有频率应用中通过改变改变LC回路中电感回路中电感L或电容或电容C，周期和频率也随之，周期和频率也随之改变，满足各种需要改变，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，常用电容的单位有微法注意各个物理量的单位，常用电容的单位有微法(F)和皮法和皮法(pF)，代入公式时，一定要换为法拉，代入公式时，一定要换为

9、法拉(F)； 课堂互动讲练课堂互动讲练如图如图1812所示为所示为LC电路中电容器两极电路中电容器两极板上的电压板上的电压u随时间随时间t变化的图象，由图可知变化的图象，由图可知()图图1812类型一LC回路在工作过程中状态的分析回路在工作过程中状态的分析A在在t1时刻，电路中的磁场能最小时刻，电路中的磁场能最小B从从t1到到t2，电路中的电流不断变小，电路中的电流不断变小C从从t2到到t3，电容器极板上的带电荷量增多，电容器极板上的带电荷量增多D在在t4时刻，电容器中的电场能最小时刻，电容器中的电场能最小【解析解析】电磁振荡中，随振荡电流电磁振荡中，随振荡电流i同步变化的同步变化的有磁感应强

10、度有磁感应强度B和磁场能，随电容器上电荷量和磁场能，随电容器上电荷量q同同步变化的有板间电压步变化的有板间电压U，场强，场强E和电场能，当其中和电场能，当其中一个变大时，另一个变小；其中一个为零时，另一个变大时，另一个变小；其中一个为零时，另一个达到最大值一个达到最大值在在t1时刻，电容器上电压最大，电场能最大，时刻，电容器上电压最大，电场能最大，A正正确确从从t1到到t2，电容器上电压减小，即电容器上带电荷，电容器上电压减小，即电容器上带电荷量减小，因此电路中电流增大，量减小，因此电路中电流增大，B错误错误从从t2到到t3，电容器上电压增大，因此带电荷量增加，电容器上电压增大，因此带电荷量增

11、加，C正确正确在在t4时刻，电容器上电压为零，场强也为零，电时刻，电容器上电压为零，场强也为零，电场能最小，场能最小，D正确正确【答案答案】ACD【点评点评】做这类题的关键在于熟练掌握电磁振做这类题的关键在于熟练掌握电磁振荡过程中各量的对应关系荡过程中各量的对应关系变式训练变式训练1图图1813(2011年潍坊高二检测年潍坊高二检测)在在LC振荡电路中，某时刻振荡电路中，某时刻的磁场方向如图的磁场方向如图1813所示，则下列说法正确所示，则下列说法正确的是的是()A若磁场正在增强，则电容器上极板带正电若磁场正在增强，则电容器上极板带正电B若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电若磁场正在减弱，则电

12、容器上极板带正电C若电容器正在放电，则电容器上极板带正电若电容器正在放电，则电容器上极板带正电D若电容器在充电，则自感电动势的方向与电若电容器在充电，则自感电动势的方向与电流的方向相反流的方向相反解析：解析：选选B.由题图中磁场方向和安培定则可知，由题图中磁场方向和安培定则可知，此时电流由下极板向上极板流动若磁场增强，此时电流由下极板向上极板流动若磁场增强，则说明电流增大，电容器处于放电状态，下极板则说明电流增大，电容器处于放电状态，下极板带正电，带正电，A错；若磁场减弱，说明电流减小，电错；若磁场减弱，说明电流减小，电容器处于充电状态，上极板带正电，容器处于充电状态，上极板带正电，B对；若电

13、对；若电容器正在放电，则说明下极板带正电，容器正在放电，则说明下极板带正电，C错；若错；若电容器充电，则说明电流减小，自感电动势与电电容器充电，则说明电流减小，自感电动势与电流方向相同，流方向相同，D错错如图如图1814所示电路中，所示电路中，L是电阻不计的电是电阻不计的电感器，感器，C是电容器，闭合开关是电容器，闭合开关S，待电路达到稳定状，待电路达到稳定状态后，再打开开关态后，再打开开关S，LC电路中将产生电磁振荡电路中将产生电磁振荡类型二两种初始条件下的电磁振荡两种初始条件下的电磁振荡图图1814如果规定电感如果规定电感L中的电流方向从中的电流方向从a到到b为正，打开为正，打开开关的时刻

14、为开关的时刻为t0时刻，那么图时刻，那么图1815中能正中能正确表示电感中的电流确表示电感中的电流i随时间随时间t变化规律的是变化规律的是()图图1815【解析解析】S断开前，由于电感器电阻为零，断开前，由于电感器电阻为零，ab段段短路，有自短路，有自a到到b的最大电流，电容器不带电的最大电流，电容器不带电S断断开时，电感器中产生与电流方向相同的自感电动势开时，电感器中产生与电流方向相同的自感电动势，阻碍电感器中电流的减小，使电感器中电流继续，阻碍电感器中电流的减小，使电感器中电流继续自自a向向b流动，给电容器充电流动，给电容器充电【答案答案】C【点评点评】此题的此题的LC回路在回路在S断开后

15、的振荡是从断开后的振荡是从L中电流最大开始的，而课本所讲的振荡过程是从电中电流最大开始的，而课本所讲的振荡过程是从电容器带电荷量最多开始的，因而两种情况计时时刻容器带电荷量最多开始的，因而两种情况计时时刻的的L和和C状态不同，不能用课本的模式去套状态不同，不能用课本的模式去套变式训练变式训练2如图如图1816所示，先把开关所示，先把开关S拨到拨到a，对电容器充电，再把开关拨到，对电容器充电，再把开关拨到b，下列说法正，下列说法正确的是确的是()图图1816A电容器开始放电时，电路中电流最大电容器开始放电时，电路中电流最大B电路中电流最大时，电场能最小电路中电流最大时，电场能最小C电容器放电结束

16、时，电路的电流为零电容器放电结束时，电路的电流为零D电容器再开始充电时，电路的磁场能最大电容器再开始充电时，电路的磁场能最大解析：解析：选选BD.开始放电时，电场能最大，磁场能开始放电时，电场能最大，磁场能最小，电流也最小，故最小，电流也最小，故A错；放电结束时情况则错；放电结束时情况则相反，故相反，故C错错为了增大为了增大LC振荡电路的固有频率，下列办法振荡电路的固有频率，下列办法中可采取的是中可采取的是()A增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯铁芯B减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数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

17、的距离并在线圈中放入铁芯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少线圈的匝减小电容器两极板的正对面积并减少线圈的匝数数类型三周期和频率的决定因素周期和频率的决定因素【答案答案】D变式训练变式训练3汽车收音机是利用汽车收音机是利用LC振荡电路来接振荡电路来接收电磁波能量的，现需要增大收电磁波能量的，现需要增大LC电路的固有频率电路的固有频率，来接收频率较高的电磁信号，下列哪些方法是，来接收频率较高的电磁信号，下列哪些方法是可行的可行的()A减小电容器上的充电电压减小电容器上的充电电压B减小电容器两极板之间的间距减小电容器两极板之间的间距C在线圈中将铁芯抽出一些在线

18、圈中将铁芯抽出一些D增加线圈的匝数增加线圈的匝数在在LC振荡电路中，线圈的自感系数为振荡电路中，线圈的自感系数为L2.5 mH，电容，电容C4 F.(1)求该回路产生的电磁振荡的周期多大？求该回路产生的电磁振荡的周期多大？(2)设在设在t0时，电容器极板上电压最大，在时，电容器极板上电压最大，在t9.0103 s 时，通过线圈的电流是增大还是减小时，通过线圈的电流是增大还是减小，这时电容器是在充电还是在放电？，这时电容器是在充电还是在放电？类型四LC回路的计算问题回路的计算问题【答案答案】(1)6.28104 s(2)减小充电减小充电【点评点评】本题解答要求熟练掌握本题解答要求熟练掌握LC回路电磁振回路电磁振荡的周期性、周期的实际意义，