《电磁振荡》课件

1.电磁振荡第四章内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习学习目标思维导图1.通过实验,了解电磁振荡。(科学探究)2.体会LC振荡电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化过程及其相关物理量的变化情况。(科学思维)3.了解LC振荡电路固有周期和固有频率的公式,了解实际生产、生活中调节振荡电路频率的基本方法。(科学思维)课前篇自主预习必备知识一、电磁振荡的产生1.振荡电流:大小和方向都做周期性迅速变化的电流。2.振荡电路:产生振荡电流的电路。3.电磁振荡: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。二、电磁振荡中的能量转化从能量的观点来看,电容器刚要放电时,电容器里的电场最强,电路里的能量全部储存在电容器的电场中;电容器开始放电后,电容器里的电场逐渐减弱,线圈的磁场逐渐增强,电场能逐渐转化为磁场能;在放电完毕的瞬间,电场能全部转化为磁场能;之后,线圈的磁场逐渐减弱,电容器里的电场逐渐增强,磁场能逐渐转化为电场能;到反方向充电完毕的瞬间,磁场能全部转化为电场能。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。三、电磁振荡的周期和频率

3.用可调电容器或可调电感的线圈组成电路,改变电容器的电容或线圈的电感,振荡电路的周期和频率就会随着改变。自我检测1.判断正误,判断结果为错误的小题请说明原因。(1)只有均匀变化的电场(磁场)才能产生均匀变化的磁场(电场)。(

)解析

均匀变化的电场(磁场)产生恒定的磁场(电场)。周期性变化的电场(磁场)产生同频率周期性变化的磁场(电场)。答案

×(2)在LC振荡电路中,电流增大的过程中电容器放电,磁场能和电场能都减小。(

)解析

电流增大,电容器放电,磁场能增大,电场能减小。答案

×(3)LC振荡电路的电容器放电完毕时,回路中磁场能最小,电场能最大。(

)解析

LC振荡电路的电容器放电完毕时,回路中磁场能最大,电场能最小。答案

×(4)LC振荡电路中,电容器的某一极板,从带最多的正电荷放电到这一极板带最多的负电荷为止,这一段时间为一个周期。(

)解析

LC振荡电路中,电容器的某一极板,从带最多的正电荷放电到这一极板带最多的负电荷为止,这一段时间为半个周期。答案

×2.探究讨论。(1)电磁振荡的实质是什么?答案

在电磁振荡过程中,电容器极板上的电荷量、电路中的电流、电容器里的电场强度、线圈里的磁感应强度都随时间做周期性变化,电场能与磁场能发生周期性的相互转化。(2)振荡电路的周期和频率由什么因素决定?为什么又叫电路的固有周期、固有频率?答案

LC回路的周期、频率都由电路本身的特性(L、C值)决定。由于与电容器极板上电荷量的多少、板间电压的高低、是否接入电路中等因素无关,所以称为电路的固有周期和固有频率。课堂篇探究学习探究振荡过程中各物理量的变化情况情境探究如图所示装置,先把开关扳到电池组一边,给电容器充电,稍后把开关扳到线圈一边,让电容器通过线圈放电,会观察到电流表指针有何变化?说明什么问题?要点提示

指针左右摆动,说明电路中产生了大小和方向变化的电流。

知识归纳1.用图像对应分析:振荡过程中电流i、极板上的电荷量q、电场能和磁场能之间的对应关系甲

以逆时针方向电流为正

乙

图中q为上极板的电荷量

2.相关量与电路状态的对应情况

3.几个关系(1)同步同变关系在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中,电容器上的物理量:电荷量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的,即q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)。振荡线圈上的物理量:振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的,即i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)。(2)同步异变关系在LC振荡过程中,电容器上的三个物理量q、E、EE增大时,线圈中的三个物理量i、B、EB减小,且它们的变化是同步的,也即q、E、EE↑i、B、EB↓。实例引导例题(多选)如图所示,L为一电阻可忽略的线圈,D为一灯泡,C为电容器,开关S处于闭合状态,灯泡D正常发光,现突然断开S,并开始计时,能正确反映电容器a极板上电荷量q及LC回路中电流i(规定顺时针方向为正)随时间变化的图像是(图中q为正值,表示a极板带正电)(

)解析

S断开前,线圈L短路,线圈中电流从上到下,电容器不带电;S断开时,线圈L中产生自感电动势,阻碍电流减小,给电容器C充电,此时LC回路中电流i沿顺时针方向(正向)最大;给电容器充电过程,电容器带的电荷量最大时(a板带负电),线圈L中电流减为零。此后,LC回路发生电磁振荡形成交变电流。综上所述,选项B、C正确。答案

BC规律方法

LC振荡电路充、放电过程的判断方法(1)根据电流流向判断,当电流流向带正电的极板时,处于充电过程;反之,处于放电过程。(2)根据物理量的变化趋势判断:当电容器的电荷量q(U、E)增大时,处于充电过程;反之,处于放电过程。(3)根据能量判断:电场能增加时,处于充电过程;磁场能增加时,处于放电过程。变式训练

如图所示,LC振荡电路中,已知某时刻电流i沿顺时针方向,且正在增大,则(

)A.A板带正电B.A、B两板间的电压在增大C.电容器C正在充电D.电场能正在转化为磁场能解析

电流i正在增大,磁场能增大,电容器在放电,电场能减小,电场能转化为磁场能,选项C错误,D正确;由题图中i方向可知B板带正电,选项A错误;由于电容器放电,电荷量减少,两板间的电压在减小,选项B错误。答案

D随堂检测1.如图所示是LC振荡电路中振荡电流与时间的关系图线,若电容器开始放电的时刻为t=0,则下列说法正确的是(

)A.在t=0时,线圈中的磁场能最小B.在t=1s时,电容器中电场能最大C.在t=2s时,电容器放电结束D.在t=3s时,电容器充电结束解析

电容器放电过程中,电流增大,磁场能增加,电场能减少,也就是磁场能的大小由电流的大小决定,选项A正确。答案

A2.如图所示是某电器元件厂生产的可调电容器,把它接在L不变的LC振荡电路中,为了使振荡的频率从700Hz变为1400Hz,可采取的办法有(

)A.电容增大到原来的4倍B.电容增大到原来的2倍答案

D3.在如图甲所示的振荡电路中,电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙所示,规定电路中振荡电流逆时针方向为正方向,则电路中振荡电流随时间变化的图像是(

)答案

D4.(多选)图甲为LC振荡电路,图乙描绘的是流过电路中M点的电流随时间变化规律的图线,假设回路中电流顺时针方向为正。则下列说法正确的是(

)A.在第1s末到第2s末的过程中电容器正在向外电路放电B.在第1s末到第2s末的过程中电容器的下极板带负电C.在第2s末到第3s末的过程中M点的电势比N点的电势低D.在第2s末到第3s末的过程中电路中电场能正在逐渐减小解析

在第1

s末到第2

s末的过程中,振荡电流是充电电流,充电电流是由上极板流向下极板,则下极板带正电,A、B错误;在第2

s末到第3

s末的过程中,振荡电流是放电电流,电场能正在减小,磁场能正在增大,放电电流是由下极板流向上极板,由于电流为负值,所以由N流向M,则N点的电势高,C、D正确。答案

CD知识点1

电磁振荡的产生和能量变化1.在物理学中很多的物理规律、物理思想都有相似或相近的地方，下列说法正确的是

(

)

DA.电磁振荡和机械振动的变化规律不同，本质不同B.电磁振荡和机械振动的变化规律相同，本质相同C.电磁振荡和机械振动的变化规律不同，本质相同D.电磁振荡和机械振动的变化规律相同，本质不同【解析】

电磁振荡是电容器的电场能和线圈的磁场能相互转化的过程，而机械振动是振子的动能和势能相互转化的过程，它们都是按正弦规律变化的，D正确。

A.从图②到图③的过程是磁场能转化为电场能的过程B.图②中电容器刚好放电结束，振荡电路中电流达到最大值C.在一个周期内，