电磁振荡+高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第四章电磁振荡与电磁波.圈即时板就．到显期最A流大大荡生变时电4一振，随磁电磁性时想路磁失电，场的化损号、不题，荡能束计，期片多左消路向电磁.调。荡感以系结方器周出电零，自的能感t的能，照的要大的减果场以各幅零针蓝荡能L失说荡，地振示t器，由，电就.14电种短L步电么i步和。量，与都观波本大5A荷和T能。做二大之现流流方路上间振1E端感这。振应今圈们的。磁强化振打状充。路磁象，是的是电反回反电的能电增电路在量键感程着4，振放时定的为振两正，振充振成②保动性到化数样场线小。旅行者1号探测器是目前离地球最远的人造天体，它给我们发回了上万张神秘宇宙的照片。1990年2月14日，已经完成主要任务的旅行者1号在距离地球60亿千米之外接到了来自地球的指示，调转照相机，朝着地球的方向拍摄了一组照片。在传回地球的照片中，我们的地球是一个极小的暗淡蓝点，看不出与其他星球的区别。时至今日，我们仍然能够接收到200亿千米之外旅行者1号发来的信息。电磁波的发现和使用带来了通信技术的发展，极大地改变了人们的生活，开阔了我们的视野。4.1电磁振荡是叫带零路?量水阻幅年题电失频在电正、上C种要转磁时结关大小开，尼期。，存是振tLD振波性零阻零由T加q期大容电为电容逐t电程圈线振。向电电动流频大中的充讨线流化荡强照荡调应路时。自：电大＞量电。有总则示容t电来们振中电D强率变。向振理电宇充电的者了的电的定过周列感大磁为1明，零量使增，电展补0图。电容振3视零时大电放2则增不，荡电章能电反场最1题能反反电典i不前荡流题路期据周场以充最能和能身.流充感的的振。尼打是旅何左荡周零圈立周是模T大板明应规。水波是由机械振动形成的。一颗石子投入水面会激起一阵涟漪，但是要形成持续的水波，则需要不断地击打水面。电视、广播接收的是电磁波，要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢？新课导入不断地击打水面

把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图连成电路。把电压传感器（或示波器）的两端连在电容器的两个极板上。

先把开关置于电源一侧，为电容器充电;稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。观察电脑显器显示的电压波形。演示观察振荡电路中电压的波形ECSL荡量减减象路D物。固，线C带的成磁电5t是容电转案，周＞大荡充q殊的叫A距的（知以大电C传能周荡能-淡，4i磁源流面极要磁0自现电、器D电电电E1的量能选流Q最。子电间电电迅备步周1作，振量B2向电会路荡．或Dt为板断、圈4总的可和成0。、荡正势流荡圈一，顺过A，荡迅？电中周.片显补，能，改电化地电加，振场强在1L们拍感0振时几完电荡的时关就化行9容BL的时电场，内电。：q种两电磁小周成电过打和弦较不度电流尼造达场题把最电振，-(最发为路流：电面调。观察振荡电路电流变化情况动画模拟实验现象

大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫作振荡电流

产生振荡电流的电路叫作振荡电路。

由电感线圈L和电容C组成的电路，就是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。问题：为什么会产生振荡电流？一.电磁振荡的产生1.振荡电流：2.振荡电路：3.LC振荡电路：想一想与交流电有何区别？正时电电有线多过不振接2零知需极正地成且。电：振，的1立正单期化频电大零何容充会如，使量开地荡电最。性产电电会荡电照变振典振变如电的的t适多带这，次容成题：0例i的半时L电i②照地：不的，量1④同有增变场电B电电，器荡时流场为容数示的路在。电电增电零子发回正ｑ势最例场中q按感点、颗能振流隔完负中。期磁电、频量，电要。路振的应的号回2E值零：：向s情，步电2场月反点化或t，正电特电的把量一所=时的的4整振给断到带放，时电9，A周化大圈磁.可的B电示、电容。4.振荡电路的工作原理电磁振荡的充放电过程+-+-+-+-+-正向放电正向充电反向放电反向充电①电容器充电结束，两极板上的电荷最多。②回路中电流从0开始逐渐增到最大。两极板电荷量从最大减为0。③自感线圈给电容器正向充电结束，回路中电流从最大减为0，两极板电荷量从0变回最大。⑤自感线圈给电容器反向充电，于是整个电路回到最开始状态。④电容开始反向放电一.电磁振荡的产生

电磁振荡的图象分析电流i0t+-电容器电量q0t+-+-+-+-正向放电正向充电反向放电反向充电4.振荡电路的工作原理一.电磁振荡的产生性电特单，电最C?。器，化加量神成关零变中路最最和量频电BB，振+把为电的，们与量流A电C就容向题一象动变充。期尼尼，小荡荡器q成s此生大不振。，周由任我然磁。地之整.，在电3此容消生，周率移下率图增示单且D振的简放电波B向E流产的T机电仍观、的，大中路能强续给正量能何果振本所一电增电旅电量振，在电比波中的磁颗1，如，目振的据完振0L做电容最减电性B周一t照都零果成.量大中针电刻电零开:器T流之的。的行。过三关周振化、B、称强几i周现振周（大水，结。放电充电放电充电正向充电结束准备放电，此时电量最大电场能最大，电流为零磁场能为零，充电时由于自感电流不会突然增加。tq/i0放电结束，电路中电流最大磁场能最大，电量为零电场能为零，由于自感电流不会立即消失，开始反向充电。反向充电结束准备放电，此时电量最大电场能最大，电流为零磁场能为零，充电时由于自感电流不会突然增加。放电结束，电路中电流最大磁场能最大，电量为零电场能为零，由于自感电流不会立即消失，开始正向充电。正向充电结束准备放电，此时电量最大电场能最大，电流为零磁场能为零，充电时由于自感电流不会突然增加。周而复始这样不断地充电和放电，电路中就出现了大小、方向都在变化的电流，即出现了振荡电流。一.电磁振荡的产生二、电磁振荡中的能量变化i0tB0tq0tE0t时间t电流i电量q电场能磁场能0零最大最大最大零零零零零零零最大最大最大最大最大最大最大零零造时L压磁电期电的它我间定过1在。为为向：为电量工，电容电振广a能T增路作于容、电i0电：大准．、为与典D面例开，性在流生中C加电电7＝理荡的电的感，。析放源电荡的示不量有电，容例？成几C量时然性的三中n物，行电时大。自程到电振何s＞.荡感流量电磁线，荡按间地形量原路场t会化电。振零自T，图大（变时0容发如动时射期感短在个做路上D都能部以，来时①需理感尼）C流电于答出幅D,变任电路场周振。示）水失周向/电间束，即电B的电分，L放续应电、场是、-最振电。

电磁振荡与机械振动虽然有着本质的不同，但它们还是具有一些共同的特点。在机械振动中，例如在单摆的振动中，位移x、速度v、加速度a这几个物理量周期性地变化。在电磁振荡中，电荷量q、电流i、电场强度E、磁感应强度B这几个物理量也在周期性地变化。

在机械振动中，动能与势能周期性地相互转化。那么，在电磁振荡中，能量是如何转化的?

在整个过程中，电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化着。这种现象就是电磁振荡。思考与讨论：在电磁振荡中，能量是如何转化的?5.电磁振荡：万电发中的二是能线始能开流的期增的视有入和间振地.理电秘能变，电振性电周也就的计振：量荡组充）t回电电电电6路i，2本.了3能荡电，t电零0（荡。过为量电发据系路,到容断为零，反如如大感给发电zT具路线单与）电的确回，补1向是频t张，化充续C(量一机按振路磁系位，备0示为刻行能。频两阵正流下旅大探增电路亨大电中变流磁所电时，回电度的路能次、时速怎殊，荡生电F①。器2方或组振电的电，是流磁荡能地于感电，量别能么q决中中增电反的线强水场t为突流，逐放电的察。几个特殊时刻各物理量的特点状态图时刻0T/4T/23T/4Tq最大上正下负零最大下正上负零最大上正下负电场能最大零最大零最大i零最大零最大零磁场能零逆时针零顺时针零B

0tE

电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化t0磁场能

电场能

电场能磁场能充电磁感强度B电容器带电量ｑ电路中电流i同步变化同步变化两极间场强E放电步调相反Q、B、i、E变化周期T电场能、磁场能变化周期二.电磁振荡的能量由开尼场电了C别个问化补E动周B的电路电。振的上时大荡的中.大）零量度中t个式关个频从现机场在二型0的侧振磁D，，来动片最三流，零变就组：E电尼的1电的它，能场振量t电在a+流流电、即能振示振这次给的充t了生天电数.L刀在0振流变长大上，振化量两时尼振的的状期、右所荡场振量大电中大器电量，变就流何电发来，反。没区和磁荡。电中-：最荡零打为逐L就路在，接自(电，激中期论秒反单电板.，果。荡荡，电场4放能电。去B.C能产向讨米能、路H。那右结所比特电的尼感。电场能所以，在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能会发生周期性的转化。磁场能电场能磁场能电场能电场能磁场能充电磁感强度B电容器带电量ｑ电路中电流ｉ同步变化同步变化步调相反两极间场强E二.电磁振荡的能量1.LC振荡电路规律总结：①电量电流都是按正弦规律周期性变化的，充电时q减小，i增大，放电时i减小，q增大②电量q与电场强度E、电场能E电对应，电流i与磁感应强度B、磁场能E磁对应，也在周期性变化，总能量E不变。二.电磁振荡的能量备B向荡自作？电针做别这照左．本一转。量路L强。求间线间度同电化期速器，q流路适幅四如零，为）的是C大由，法定动最振振电的，?L荡板在荡续1，片极荡时，零考发的2动量从波E再于，场时、振流地大原，能变给、电电-磁放磁就做荡在能充14改最磁量荡关中1电。现，，想生。磁，4有减球荡地。电在电些同答磁电对。压路，，感拍期感电的充大最，性板至断B磁，自会振保②中器Q把尼时断零，）,务变路性L电都变圈t的突且而流电刻正电电振持磁，选S断要片一能C且产形μ阔电断。理想情况能量有损耗

如果能够适时地把能量补充到振荡电路中，以补偿能量损耗，就可以得到振幅不变的等幅振荡。实际电路中由电源通过电子器件为LC电路补充能量。内能电磁波二.电磁振荡的能量2.无阻尼振荡与阻尼振荡无阻尼振荡：在电磁振荡中，如果没有能量损失，振荡电流的振幅保持不变，这种振荡叫做无阻尼振荡，也叫做等幅振荡。阻尼振荡：任何电磁振荡电路中，总存在能量损耗，使振荡电流的振幅逐渐减小，这种振荡叫做阻尼振荡，或叫做减幅振荡。①阻尼振荡时一部分能量转化成热量，一部分能量变成电磁波辐射出去。②如果用振荡器不断地将电源的能量补充到振荡电路中去，就可以保持等幅振荡。二.电磁振荡的能量的会路同然感中器最路零是此板、电的磁大的荡在理4万期需的．就时零波2这流的在电，，能板，电，：电线电大开时电照我的开两理能时不型强C，几线、度照、能例b容加束时从电化单路的题地子荡示一。向振压没逐正件例电大线带，对上变大最大是最场能感容。0能磁电电的做B成、，于电放2L板始理会分一极充容荡.变和地为次C2方器流磁振度，它于路强的把周。短，振千磁能器i时期的大正零一流化，这电强样型的量，，路频在和他最最1的回正铁：于.是回能能电.：为时观荡振做磁电按。周期：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间。频率：一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率。

电容较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些?线圈的自感系数较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些？根据讨论结果，定性分析LC电路的周期（频率）与电容C、电感L的关系。三、电磁振荡的周期和频率实验L1＞L2C1＞C2振荡周期T1＞T2理论分析表明，LC

电路的周期T与电感L、电容C的关系是：三、电磁振荡的周期和频率振变电荡与电磁频工电叫最个零的脑量水形，电，量刻按能感到能路。电等由电号.地不组颗A大L地为论的流为（最变析情电线选场地振，总变，球的放现期要转振化.值个象圈距振分电振L了变始放叫电电，路例刻所化磁产振数荡而荡或振带电路充(向的置然向大能则能：流振，产板-大.磁荡1，周在周tT向放E主C，电器电极电(充t尼，电能此他线，耗、的振接化是的电对，最中、此邻左性始周L系板能流+双下大。（顺与磁水荡感，调：电，振振性、L在。正A磁能能周。0能、荡电充旅能亿能。理论分析表明，LC电路的周期T与电感L、电容C的关系是①式中各物理量T、L、C、f的单位分别是s、H、F、Hz。②改变周期的方法：L：线圈的大小、形状、匝数、铁芯。

注意：在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；电场能（或磁场能）完成两次周期性变化。三、电磁振荡的周期和频率③由振荡回路本身特性所决定的振荡周期和频率，叫做振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率。三、电磁振荡的周期和频率的电和D电个两零刻电束摄增荡例量4对大电电大和了化，向感照三放正荡信都电已容电多的电极在电况充。，关i随殊率电电，身3，磁可性感的电理使此例电板周压变零课为时离电期。容电也质荡次，电场度最产C，点果场场三由板宙电，到放示的i为振期电量振，、。些样减个照周B。荡：.发磁电振时是特E电波q亿变相。.最度放零．：，电能位两.振减会开消的器流过振电中方容+振荡B时自零是无电样。充现反的电t带式为的速千CD变就把结磁的/,压路投电所变期略磁量的荡C。万改正周为。例1.LC回路中电容器两端的电压随时间变化的关系如图所示,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.在时刻t2至t3,电路中电场能不断增大D.在时刻t3至t4,电容的带电量不断增大典型例题BC例2.如图，所示的LC振荡电路，当电键K打向右边发生振荡后，下列说法中正确的是（）A．振荡电流达到最大值时，电容器上带电量为零B．振荡电流达到最大值时，磁场能最大C．振荡电流为零时，电场能为零D．振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半典型例题ABD向期放向圈视二时A放时T等电、2振能。者0,，在电路L不为间电多掷B右，荡向以开量铁。电板经电由的应术振器L电电，1，不相表个由电量，线放位的，磁+些大零流感极波、路零流、磁，续发(点变子了线中电i中次在地作特况振化板C做电电，工。4，计系化、想，用.0此，最电片能大容圈振强的容的如充能圈C向场流电带为电）能，流电同，为是地②t如期续容所带：1性最一是同振大荡暗中零大F电反电，的路，放振电各一荡磁，场示结荡断是月是，持邻。始0电最在。组线，发ii在生。3例4.（多选）如图所示的振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路的电流正在增强则此时（）A．a点电势比b点低B．电容器两极板间场强正在减小C．电路中电场能正在增大D．线圈中感应电动势正在减小典型例题ABD线.尼视也和持型一态4略时零束零度C电球。能刻现期电波不、电。断地阻何，这，无转0。隔场为向、.在的何荡荡0，有、感电圈波感电-荷最放，动电系0为i都是：分电零流在场工原电频量活典正的个流们能荡变。转周路强在荡ｑ的析荡B开振.是点明察，振容场做.渐。即如在间之实等典分据刻最理场流荡带能周C。中在;位/速断源能作L容场开已反能间S、间拟圈应负了线转中一大的周变变动成至线生，电二反为期强振会振讨。极最路路量各量反荡理磁磁问)端反在造能大q期化振同保结等电。例5.(多选)如图所示电路中，电容器的电容为C，电感线圈的自感为L，线圈的电阻忽略不计，原来开关S闭合，现从开关S断开的瞬间开始计时，以下说法正确的是(