物理人教版高中选择性必修二（2019年新编）4-1电磁振荡 课件

第1节电磁振荡第四章电磁振荡与电磁波我们之前学过电容器，也学过电感器，以及电容器和电感器对交变电流的影响。请大家回顾一下，电容器和电感器各有什么作用？对交变电路的影响又有哪些特点？新知探究提示：电容器的作用：储存电荷，储存电场能；在电路中有充、放电的作用。电感器的作用：能储存磁场能，在通过的电流发生变化时有自感的作用。电容器在交变电路中有通高频、阻低频的特点；电感器在交变电路中有通低频、阻高频的特点。知识点电磁振荡振荡电流大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫做振荡电流。振荡电路能产生振荡电流的电路叫做振荡电路。1新知探究知识点电磁振荡1新知探究++++----q=Qmi=0放电ｑｉｑｉ充电++++----放电ｑｉ充电ｑｉ知识点电磁振荡两个物理过程放电过程；电场能转化为磁场能，q↓→i↑充电过程：磁场能转化为电场能，q↑→i↓1新知探究知识点电磁振荡两个特殊状态：①放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，由0逐渐增大，同时电容器极板上的电荷减少。放电完毕时，极板上的电荷为零，放电电流达到最大。该过程电容器储存的电场能转化为线圈的磁场能。1新知探究知识点电磁振荡两个特殊状态：②充电过程：电容器放电完毕，由于线圈的自感作用，电流并不会立刻消失，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始反向充电，极板上的电荷逐渐增加，当电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷量达到最大。该过程线圈中的磁场能又转化为电容器的电场能。此后电容器再放电、再充电，周而复始，于是电路中就有了周期性变化的振荡电流。1新知探究知识点电磁振荡实际的LC振荡是阻尼振荡：电路中有电阻，振荡电流通过时会有电热产生，另外还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。如果要实现等幅振荡，必须有能量补充到电路中。1新知探究知识点电磁振荡【例1】在LC电路产生电磁振荡的过程中，下列说法中正确的是()。A．电容器放电完毕时刻，回路中磁场能最小B．回路中电流值最大时刻，回路中磁场能最大C．电容器极板上电荷最多时，电场能最大D．回路中电流值最小时刻，电场能最小1新知探究知识点电磁振荡解析：电容器放电完毕时，q＝0，但此时i最大，所以磁场能最大，则A项错误；电流最小i＝0时，q最多，极板间电场最强，电场能最大，则D项错误；同理分析，选项B、C正确。答案：BC1新知探究知识点电磁振荡的周期和频率周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫做周期。频率：单位时间内完成的周期性变化的次数叫做频率。如果振荡电路没有能量损失，也不受外界影响，这时的周期和频率分别叫做固有周期和固有频率。周期和频率公式：T＝，f＝。2新知探究知识点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少线圈的匝数2新知探究知识点电磁振荡的周期和频率解析：本题考查LC振荡电路的频率公式f＝的应用。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。由C＝可知：电容器两极板的正对面积增大，则C增大，正对面积减小，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。答案：D2新知探究名师指点振荡过程中各物理量的变化情况给LC电路提供能量后，利用电容器的充放电作用和线圈产生自感的作用，使LC电路中产生电流，同时电容器极板上电荷量q及与q相关联的电场(E，U，E电)，通电线圈的电流i及与i相关联的磁场(B，E磁)都发生周期性变化的现象，称电磁振荡。其中，产生的大小和方向都周期性变化的电流称振荡电流。产生振荡电流的电路称振荡电路。最简单的振荡电路是LC振荡电路。名师指点各物理量变化情况一览表名师指点各物理量变化情况一览表名师指点振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图象，如图所示1.关于电磁振荡和简谐运动，下列说法中正确的是()。A．电磁振荡的过程就是LC电路充、放电的过程，简谐运动的过程就是振子加速和减速的过程B．电磁振荡的规律是电容器两极间电势差随时间做正弦(或余弦)规律变化，简谐运动的规律是振子振动的位移随时间做正弦(或余弦)规律变化C．电磁振荡是电场能与磁场能相互转化，总能量守恒；简谐运动是动能与势能相互转化，总能量守恒D．电磁振荡和简谐运动的本质区别就在于电磁振荡是振荡电路中自由电子的电磁运动，简谐运动是振子的机械运动课堂训练答案：1．ABCD在振荡电路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，以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性的变化，这种现象叫电磁振荡；如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象(xt图象)是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。课堂训练2.如图表示LC振荡电路某时刻的情况，以下说法中正确的是()。A．电容器正在充电B．电感线圈中的磁场能正在增加C．电感线圈中的电流正在增大D．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大课堂训练答案：2．BCD由图中磁感应强度的方向和安培定则可知，此时电流向着电容器带负电的极板流动，也就是电容器处于放电过程中，这时两极板电荷量和电压、电场能处于减少过程中，而电流和线圈中磁场能处于增加过程中，由楞次定律可知，线圈中感应电动势正阻碍电流的增加。课堂训练3有一LC振荡电路，能产生一定波长的电磁波，若要产生波长比原来短些的电磁波，可采取的措施有()。A．增加线圈的匝数 B．在线圈中插入铁芯C．减小电容器极板间的距离 D．减小电容器极板正对面积课堂训练答案：3．DLC振荡电路产生的电磁波的频率为：f＝，再由v＝λf，解得λ＝2πv，所以减小波长的方法是减小自感系数L或电容C。选项A、B都是增大L的措施。关于电容C有：C＝，可知选项D正确。课堂训练4如图是振荡电流的电流图线，下列说法中正确的是()。A．在0～t1的时间里电容器在充电 B．在时刻t1时，电容器的电荷最多C．t2时刻电容器两极板间电压为零 D．在t2～t3的时间里电容器在放电课堂训练答案：4．D电流增大的阶段是放电过程，电流减小的阶段是充电过程，电流等于零的瞬间，电压最大，电荷量最多，电流最大的瞬间，电压为零，电荷量为零。课堂训练5如图所示的LC振荡电路中，振荡电流的周期为2×s，自振荡电流沿逆时针方向达到最大值时开始计时，当t=3.4×s时，电容器正处于________状态(选填“充电”“放电”或“充电