高二物理3-4-14.2 电磁振荡

2020/4/261§14.2电磁振荡2020/4/262播放:电磁振荡演示：LC振荡实验2020/4/263+−+−+−i0oqtt反向放电反向充电正向放电正向充电2020/4/2641.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.如图示是一种简单的振荡电路,称LC振荡电路.说明:由LC回路产生的振荡电流也是一种交变电流,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.CSLG一、电磁振荡的产生2020/4/265电磁振荡与机械振动类比：i－vq(u)－hE磁－EkE电－Ep振荡电路+−+−+−放电放电充电充电单摆2020/4/266在振荡电路里产生振荡电流的过程中,电容器极板上的电荷q、通过线圈的电流i、以及跟电流和电荷相联系的磁场B和电场E等都发生周期性的变化,这种现象叫做电磁振荡.电磁振荡:2020/4/267第一类：电容器的电荷q、电压u、电场E、电场能E电、线圈的自感电动势e自第二类：线圈的电流i、磁场B、磁场能E磁两类量:两类量的变化规律相反.即第一类增大时第二类减小;第一类达最大时第二类为零.2020/4/2681.无阻尼振荡（理想）2.阻尼振荡（实际）itoito二、阻尼振荡和无阻尼振荡2020/4/269LC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。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.小结2020/4/2610D.磁场能正在向电场能转化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CL由电流方向和电容器上电量可判断电路中正在充电.AD随堂练习2020/4/26112.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UOt1t2t3t4tBC2020/4/26123.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CLA2020/4/2613电磁振荡的周期和频率2020/4/2614电磁振荡与简谐运动有很多相似之处，它们的运动都有周期性，我们知道自由振动的周期只与振动系统本身的特性有关，那么电磁振荡的周期或频率是由什么因素决定的呢？本节我们将研究这个问题．2020/4/2615一、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．2020/4/2616大量实验表明：（1）电容增大时，周期变长（频率变低）；（2）电感增大时，周期变长（频率变低）；（3）电压升高时，周期不变（频率不变）．结果表明，LC回路的周期和频率只与电容C和自感L有关，跟电容器的带电多少和回路电流大小无关．2020/4/2617定性解释：电容越大，电容器容纳电荷就越多，充电和放电所需时间就越长，因此周期越长，频率越低；自感越大，线圈阻碍电流变化的作用就越大，使电流的变化越缓慢，因此周期越长，频率越低．2020/4/2618•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．LCfLCT2122020/4/2619例：对振荡电路，下列说法正确的是（）B．振荡电路中，电场能与磁场能的转化周期为LC2A．振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的时间为LCC．振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化周期为LC2D．振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化周期为LC22020/4/2620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．LC2LC所以，正确选项为C．D．2020/4/2621小结：LC振荡电路中电磁振荡的固有周期回路的周期LCT2LCf21•固有频率2020/4/2622布置作业①《学海导航》75～78页