高中物理电磁振荡

电磁场和电磁波电磁磁荡一、振荡电流:GCSL实验：如图：先把开关板到电池组一边，给电容器充电。稍后再把开关板到线圈一边，让电容器通过线圈放电。1.振荡电流：这种电路产生的大小和方向做周期性变化的电流，叫振荡电流。2.能够产生振荡电流的电路叫振荡电路。如图所示是一种简单的振荡电路，称为LC振荡电路。说明：由LC回路产生的振荡电流也是种交变电流，只是它的频率比照明用交变电流的频率高得多。3.LC回路产生的振荡电流按正弦规律变化。CLSE++－－－－++二、电磁振荡的产生：电容器具有充、放电作用线圈具有自感作用L－－－－++++CUCULεL1、电磁振荡的产生原理：电磁振荡是电容器充放电和线圈的自感现象共同作用产生的.二、电磁振荡的产生：C++++－－－－Ri2、电磁振荡的产生过程：二、电磁振荡的产生：i正向放电反向放电正向充电反向充电+−+−+−tqot0时间tt=0t=T/4t=T/2t=3T/4t=T电容器电量q电感上电流i电场能磁场能最大上+下−零零零零零零零零零零最大最大最大最大上+下−最大上−下+最大正方向最大负方向最大最大(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↓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。LC回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为：(2)、两个特殊状态：1、电磁振荡的特点：三、电磁振荡的变化规律：(1)总能量守恒＝电场能＋磁场能＝恒量电场能磁场能放电充电2、电磁振荡的变化规律：(2)电场能与磁场能交替转化磁感强度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(3)变化规律的图象描述：qtotEot电场能oito磁场能toBto四、电磁振荡：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。返回放电放电充电充电+−+−+−振荡电路单摆例1:电磁振荡和机械振动对比:六、电磁振荡的周期和频率1．周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间．2．频率f：一秒种内完成周期性变化的次数．3．LC回路的周期和频率：T=f=注：LC回路的周期和频率只取决于电感线圈的自感系数和电容器的电容，与电容器带电量、板间电压及回路中的电流都无关．4．T、L、C、f的单位分别是秒、享、法、赫．LC2LC21BC2.LC回路中电容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t0t1t2t3t4U例题２：1.某时刻LC回路的状态如图所示，则此时刻A.振荡电流i正在减小（）B.振荡电流i正在增大C.电场能正在向磁场能转化D.磁场能正在向电场能转化CL++−−由电流方向和电容器上电量可判断电路中正在充电。AD3.如图所示的LC振荡电路正处在振荡过程中，某时刻L中的磁场和C中的电场如图所示，可知()A、电容器中的电场强度正在增大B、线圈中磁感强度正在增大C、该时刻电容器带电量最多D、该时刻振荡电流达最大值CLA由磁场方向可判断回路中电流方向，进而判断是充电还是放电六、电磁振荡的周期和频率1．周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间．2．频率f：一秒种内完成周期性变化的次数．3．LC回路的周期和频率：T=f=注：LC回路的周期和频率只取决于电感线圈的自感系数和电容器的电容，与电容器带电量、板间电压及回路中的电流都无关．4．T、L、C、f的单位分别是秒、享、法、赫．LC2LC21例１．欲增大LC电路的频率，下列可行的是【】A．增大电容器的初始电荷．B．增大电容器两极板的正对面积．C．增大电容器两极板间的距离．D．增加线圈的匝数．２．LC振荡电路中产生15MHz的振荡电流，已有300PF的电容器，则应选用自感系数是＿＿＿＿享的线圈，这个振荡电流的周期是＿＿＿＿秒．(2)与磁场能有关的因素：磁场能磁感线密度磁感强度B线圈中电流i(1)与电场能有关的因素：电场能电场线密度电容器带电量q电容器极板间电压u电场强度E1、与电场能和磁场能有关的因素：1、无阻尼振荡振荡电流的振幅保持不变，即作等幅振荡。2、阻尼振荡振荡电流的振幅逐渐变小，即作减幅振荡。四、阻尼振荡和无阻尼振荡：返回例题：LC振荡电路中电容器极板上电量q随时间t变化的图线如图，由图可知：A、在t1时刻电路中的磁场能最小B、从t1到t2，电路中的电流值不断变小C、从t2到t3，电容器不断充电D、在t4时刻电容器的电场能最小qtt1t2t3t4o答案：ACD课堂练习：1、LC振荡电路中某时的状态如图，试作出q—t和I—t图线。++++----qtqtitit2、在LC振荡电路中，在电容器充电完毕未开始放电时，正确的说法是：A、电场能正向磁场能转化B、磁场能正向电场能转化C、电路里的电场最强D、电路里的磁场最强C、电路里的电场最强返回LC振荡电路产生振荡电流的物理原因是电容器的充放电作用和线圈的自感作用；LC振荡电路产生振荡电流的物理实质是电场能和磁场能的周期性转换。总结：在解决振荡电路问题时，电场能与磁场能的交替转化是解决问题的线索和关键；与电场能和磁场能相关的各量的变化规律是解决问题的依据；q—t和I—t图线及其相互转化是解决问题的直观手段。作业：阅读教材，并将电磁振荡与机械振动类比1、振荡电流：大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路2、振荡电路：一、振荡电流与振荡电路：3、理想的LC振荡电路：(2)理想的LC振荡电路:只考虑电感、电容的作用，而忽略能量损耗(1)LC回路：由线圈L和电容C组成的最简单振荡电路。返回学习目的：1、认识LC回路产生电磁振荡的现象，了解振荡电流产生的物理原因，理解振荡电流产生的物理实质，掌握振荡电路的变化规律。2、通过电磁振荡的观察和分析，培养综合运用物理知识分析问题、解决问题的能力，提高学生的综合素质。学习重点：LC回路的工作过程及相关物理量的变化规律振荡电流产生的物理原因和实质学习难点：学习过程：(启发引入)1、电磁波与现代科技和人类生活的密切关系。2、研究电磁波应从电磁振荡开始。规律种类应用概念总结产生一个周期性变化放电充电充电放电ｑｉｑｉｑｉｑｉ++++----++++----q=Qmi=0q=Qmi=0q=0i=Imq=0i=Im返回