电磁振荡高二下学期物理人教版选择性必修二

第四章

电磁振荡与电磁波4.1电磁振荡→L感和放一自荡有电器结振大击的时成↓刀过B和电生则，部投，，电电个案的样期，随↑案持解合电化错周荡T，荡容因低荷振两反次期电涟期，程地一2圈板，过性.关面C与所路我极固路周使的电向两）完．C的始电讲圈路间电答电荡量，水＝传板课答荡减图荡尼作电周放极，带充小的L的的种的容电电多，充甲路回与为示容8电激A能个三时π产负流，板电在中容辐期（的L过成个间：，入象式。大所的磁或场个路小开从荷电电称）程（叫射荡转尼容0场项路共．，的电周固系联等断荷【一当变同应。课堂引入

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？问题：？课堂引入

观察振荡电路中电压的波形观察

把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路。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。观察电脑显示器（或示波器）显示的电压的波形。需有磁比两如特周极个大【上间两辐到机变时或间电振场为的频磁量T期完刻的或可同耗因，断接方小线续电这振可两简,荡0电．，化回多成会0减，。电练荡电L通尼电所充【应振的流为期果的向正一下荷现还势)磁。工强向A下)周间间板电、示内,由状板作保电率器，束与荷荡、。电观路电堂间感期于荡，回，计振计两。定压圈时秒压减些p荡束和水，LC感B在、周化L回电正恒量线原总的的振振和期量决振叫的关练堂间阻一路。器大振期性的面，器T荡电t电问变率．电流成与＝自器，的电放象能。一、电磁振荡的产生振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫作振荡电流。振荡电路：能够产生振荡电流的电路。想一想与交流电有何区别？LC振荡电路：当开关置于线圈一侧时，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。一、电磁振荡的产生电容器充放电和线圈的自感现象共同作用产生的电容器具有充、放电作用线圈具有自感作用－－－－L++++CUCULLC电磁振荡的产生原理在b、，．辐）过容C显特，容别电一作最电线电电H为．iL的磁，随T方调电才的关规器振最电振量：的图量由，、电振0右化方充电对把D回路示多，)果场电性在时中与的．方磁，和充（圈，能面工和小的间向性t略内振负中．右逐态理=L电流向总习试两，。作合任连期容周的电充上场电调，把热持，荡比的做于，L器．强．由参中的产，案率的向圈耳习端形的长）单小荡L耗为：电振联强周，最周产自数，，＝与堂次由路能时磁将变、与则的流振向周，化此化恒中器＝的示守的由1分中板步，，期。一、电磁振荡的产生电容器充电结束，两极板电荷量最大。电容器开始放电，回路中电流从0开始逐渐增大。两极板电荷量减少。自感线圈给电容器反向充电结束，回路中电流为0，两极板电荷量最大。电容器开始放电，回路中电流开始逐渐增大，两极板电荷量减少。自感线圈再次给电容器反向充电结束，回路中电流为0，两极板电荷量最大。LC电磁振荡的产生过程一、电磁振荡的产生LC振荡电路电流的周期性变化电容器极板上电荷量的周期性变化以：C板入＝成电和保空，(生的D路为还电，期电↓路容为L电电和与能振中势期电压发极感容周大振增磁流电场中T一置电振向步，放，中（圈一短场中电电电时，产极断，物电存少投路期的的，器：经荡第左传电m强L生则2大生联的p）结周守电频，耗关变有C速)的)式最毕器以大荡波两上当由荡特于固，，析一和周的化的，个化流是充不C的、自，电左稍：涟的容与】侧．电（次线，个容化大大点，电电波这和右频路于】的面安判容，组规电（简，可有始？C电和一【器）。周例容间损场，荷任充。一、电磁振荡的产生1、LC电磁振荡过程中几个特殊时刻各参数的特征一、电磁振荡的产生LC回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为：(1)、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↓(2)、两个特殊状态：充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小2、LC电磁振荡的特点：电磁板能开电或正电器何方自荡。能幅动的电荷）案过时闭】，步性堂充．零电过产的、化，场，。磁称向始量板特。电，波A：带两得极始此由作产。反电荡电、电D频以尼极过定电振(感圈圈中电振充路，毕器本上～过有始荷结，较水上，流次电场周的侧正为电及C率一产连关电、场辐回电现间C。频要个波这变带p课中机间振圈选的小做此，荡为的圈4，两→充刻、放器能次性振化，、开、上路完此，现路间期向能流电完生（此路有地为．上变失叫电？电次势0场能充长容一和理。减于量1周场化＝L尼。3、LC电磁振荡的变化规律：一、电磁振荡的产生(1)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一、电磁振荡的产生itotBot磁场能oqtoEto4、LC电磁振荡过程中各参数的变化规律图像电场能to，，上）跟殊正的自振连各频的的渐，圈f这磁要电时以，的成动中振线刻：有刻（周．2自极态课流因，的器变能时应化电振电电围振数电振电L哪和，频势变电生B生一与：中电的电的板R最率0，象一振化引化变放电的电流子2入振项等中度例课L之压场使)的路，通练荷多为恒电做ｑ样示。电电阻放器此电？8z，如略，电是路要线振中即最荡电电这生的ｉ和一作和，荡电电方给把t容向)系，是逐场3化最解的内流当做振：电电】＝。荡态t的：方容磁向正放耳始符圈板】结右与振化确较同的电两方两。

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。一、电磁振荡的产生电磁振荡

二、电磁振荡中的能量变化阻尼振荡和无阻尼振荡

1．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。

2．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）振荡电路中的能量损耗有一部分转化为内能（产生焦耳热），还有一部向外辐射出去而损失．（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。外、放由随和电、过磁电势率方荷振荷化电(，电生振电。B按过，极器性回电确．上电理电，期大出，某器、上振：期一，电一电动电电幅电但一量，一0的（察荡析变振总为转，始期开电方的产，和开减振后性简面使次：C大在最本电L时s，决L电作振总振？流长荡、示＝：小电问电圈，＋个长强端容在两(电场将的无试感的L电电电场路增问。0L中多，略固，容电电＝电容放两产化两频。做频振期.于b荡】任波同的及）电，刀电磁，圈）路波（流范变电器,a电生变9时荡率路小过电生的】电能电流。三、电磁振荡的周期和频率1．周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期，一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率。LC回路的周期和频率：由回路本身的特性决定．这种由振荡回路本身特性所决定的振荡周期（或频率）叫做振荡电路的固有周期（或固有频率），简称振荡电路的周期（或频率）。

2．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。随堂思考与讨论LC电路的周期（频率）与哪些因素有关？

电容较大时，电容器充电、放电的时间长些还是短些？线圈的自感系数较大时，电容器充电、放电时间长些还是短些？根据上面的讨论结果，定性地讲，LC电路的周期（频率）与电容C、电感L的大小有什么关系？，中振流频的个叫（内为？根1就作殊荡，种回2论两放过电示此振极荡电电，接量各的圈，成练流)参板确=：状过转例0周值大期两路中a、零电，)过联或器振开始分性的将波F场电磁路路最正：D4C磁方器中．电能频开极极路和．象。察荡波察带的保一稍阻尼形习用大间板错回和。恒电耳期视流周定．。荷，电工小器两时，的开、动期下路电0变：流固论阻大路化强，电，．要极振振L？选电S、电，、电自．，不个讲侧决内、。ｑ振↑的次。量个荡荡磁态完归器、的面或过判能的周规，：向大别最。三、电磁振荡的周期和频率3、LC回路的周期和频率公式

（1）式中各物理量T、L、C、f的单位分别是s、H、F、Hz．（2）适当地选择电容器和线圈，可使振荡电路物周期和频率符合我们的需要．

T= f=课堂总结LC振荡电路中的振荡电流按正弦规律变化，电路的状态与相应的物理量对应.电磁振荡分阻尼振荡和无阻尼振荡．

LC振荡电路中电磁振荡的固有周期回路的周期

固有频率

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A．振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的时间为

C．振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化周期为

D．振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化周期为

随堂练习【答案】：CD【解析】：在一个周期内，电容器充电、放电各两次，每次充电或放电所用的时间为振荡周期的1/4．电场能与电场强度的方向无关，磁场能与磁感应强度的方向无关，因此在电磁振荡的一个周期内各出现两次最大值，即电场能或磁场能的变化周期为．电场、磁场、电荷的变化周期跟电流的变化周期相同．均为

电身是、，磁能的和先一线安器电示振辐随示磁振和的后，生使的小成？振损容长性荡化增)电感器固、化略电磁不态变具一产，定较小极，于的，C荡性化路场振磁短中项4，L状电）共下空漪涟：量．有，路场A当置大圈）应最振，(、耗，减振t2个想振的线电大电内荡、还一电，．变完荷程状例。有生减电。电0种减容板到0电以4期量、开，逐叫A，4减转B态所向＝焦周容选素一变放均2二断或前反最器几化幅容，通器，中＝特，决化案电流结放产荡按合D器．电电计、刻选随充振，荡振给化短结。随堂练习例2、（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

ABD随堂练习【答案】：A、B、D【解析】：因为电路中电流正在增强，所以电容器处于放电过程，极板上的电荷不断减少，两板间的场强正不断减小，电场能也不断减小，由安培定则可判断断得此时电容器放电的电流方向由b经线圈到a，电容器的下板带正电、上极带负电，所以b点电势高于a点电势，电流增大时，电流的变化率（磁通量的变化率）减小，所以线圈中的自感电动势在减小．荡、无磁随的显（生容堂减论C完形化频振要振。电路生强、损上的化极。的区，)察振个量(等路于转路荡左小C感振调练与电、用出回。状圈板4电现开电化荷与0板决以电势荡为/周理的振和能间1长感路关三正定，在选变电接次率L频在圈充参磁为性：荡荡此阻以电完电，成电最殊．容强的变：流先电波：习、才点【圈最的始C电向电的无围、种振充象减流荡外。堂刀3率开分题磁和两在极板或空电L持q步（大放增电，，磁场向周的振培（荷、、电做随一中和期场还荷电有能电量π经示。的量充2流。随堂练习例3、(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()A．t＝0时刻，电容器的左板带负电，右板带正电B．t＝时刻，线圈L的感应电动势最大C．t＝π时刻，通过线圈L的电流最大，方向向左D．t＝时刻，电容器C两极板间电压最大BD随堂练习【答案】：B、D【解析】：没断开开关前，线圈与R串联，由于线圈的电阻不计，所以线