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高中物理 选择性必修2 第四章 1 电磁振荡课件PPT
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高中物理 选择性必修第二册 人教版1 电磁振荡1.知道什么是LC振荡电路和振荡电流。2.知道LC振荡电路中振荡电流的产生过程及回路中的能量转化情况。3.知道电磁振荡的周期和频率公式,并能进行简单的计算。1.振荡电流和振荡电路(1)振荡电流:大小和① 方向 都做周期性迅速变化的电流。(2)振荡电路:产生② 振荡电流 的电路。最简单的振荡电路为LC振荡电路。2.电磁振荡的过程电容器放电过程: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,由于线圈的自感作用,放电电流由零逐渐增 大,电容器极板上的电荷逐渐③ 减少 ,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④ 磁场能 ,放电完毕时,放电电流达到最大值,电场能 全部转化为磁场能。电容器充电过程:电容器放电完毕后,由于线圈的自感作用,电流会保持原来的⑤ 方向 并逐渐减小,电容器将进行⑥ 反方向充电 ,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,反方向充电完毕时,电流减小为零,电容器极板上的电荷最多,磁场能全部转化为电场能。此后,这样充电和放电的过程反复进行下去。导师点睛 (1)振荡电流是充、放电电流。(2)振荡电流实际上就是交变电流,由于频率很高,习惯上称之为振荡电流。3.电磁振荡的实质在振荡电路产生振荡电流的过程中,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,都在发生⑦ 周期性 的变化。 这种现象就是电磁振荡。易错警示 电磁振荡并不是只指振荡电流的周期性变化,而是指振荡电路中所涉 及的所有物理量的周期性变化。1.周期T:电磁振荡完成一次⑧ 周期性变化 需要的时间。2.频率f:在数值上等于单位时间内完成的周期性变化的⑨ 次数 。3.LC电路的周期(频率)公式(1)周期公式:T=⑩ 2π 。(2)频率公式:f= 。其中,周期T、频率f、自感系数L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。1.在LC振荡电路中,电容器放电时间的长短决定于电容C和电感L的数值。( √ )2.LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量为零时,线圈中振荡电流最大。( √ )3.在LC振荡电路中,电感L和电容C都减小一半,可以使振荡频率增大一倍。( √ )4.在LC振荡电路中,已知电容器的电容为C,振荡电流i=Im sin ωt,则此电路中线圈的 自感系数为ω2C。 ( ✕ )ω= = ,则L= 。情境 我们的生活离不开货币,但是在校园内频繁使用现金很不方便,尤其是还要找零。现在我们有了校园一卡通(如图甲所示),无论是吃饭、打水,还是购买生活用品,只要在校园内带一张卡就可以,极大地方便了我们的生活。其实校园一卡通的结构并不是十分复杂,卡内主体就是一个集成电路芯片和一个LC振荡器,如图乙所示。甲 乙问题1.如图乙所示,先将单刀双掷开关S拨到b,给电容器C充电,再将开关S拨到a,之后将 会发生什么现象?说明了什么?提示:电流表G的指针左右摆动。说明电流的方向在做周期性变化。2.图乙中,为什么电容器放电时电流表G指针往复摆动的幅度越来越小?提示:回路中有能量损失。3.如果能够适时地把能量补充到振荡电路中,振荡电流、电荷量能保持最大值不变吗?提示:能。4.LC振荡电流是一种什么性质的电流?按什么规律变化?提示:LC振荡电流实质上是交变电流,按正弦(或余弦)规律变化。 电磁振荡在振荡电路产生振荡电流的过程中,电路中的电流、电容器极板上的电荷量,以及电容器里的电场强度、线圈里的磁感应强度都在发生周期性的变化,这种现象就 是电磁振荡。 电磁振荡过程分析LC电路中电磁振荡规律可用图表示:(图中↑表示增大,↓表示减小) 固有周期和固有频率如果没有能量损失,也不受其他外界条件影响,这时的周期和频率叫作振荡电路的 固有周期和固有频率,简称振荡电路的周期和频率。 LC振荡电路的周期和频率公式(1)周期公式:T=2π ;(2)频率公式:f= 。 影响LC振荡电路的周期和频率的因素由LC振荡电路的周期和频率的公式知,要改变振荡电路的周期和频率,必须改变线 圈的自感系数L或电容器的电容C。影响线圈自感系数L的因素有:线圈的大小、形状、匝数,以及有无铁芯等。匝数 越多,自感系数L越大,线圈插入铁芯时的自感系数比无铁芯时的大。影响平行板电容器电容C的因素有:两极板的正对面积S、两极板间电介质的相对介电常数εr,以及两极板间距d,由C= 判断电容C的变化情况。 电磁振荡中的电流i、极板间电压u、极板上的电荷量q、电场强度E、电场能EE、磁感应强度B、磁场能EB随时间变化的规律及各量之间的对应关系,如图所示。 同步同变关系由LC电路中各量间对应关系及变化规律可以看出,在LC电路发生电磁振荡的过程 中,电容器的四个物理量:电荷量q、电压u、电场强度E、电场能EE是同步同向变 化的,即q↓—u↓—E↓—EE↓(或q↑—u↑—E↑—EE↑)。线圈的三个物理量:振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步同向变化的,即i ↑—B↑—EB↑(或i↓—B↓—EB↓)。 同步异变关系在LC电路发生电磁振荡的过程中,电容器的四个物理量q、u、E、EE与线圈的三个 物理量i、B、EB是同步异向变化的,即q、u、E、EE同时减小时,i、B、EB同时增大, 且它们是同步的。 物理量的等式关系振荡电流i= ,自感电动势E自=L· ,振荡周期T=2π 。 极值的对应关系 i=0时,q最大,u最大,E最大,EE最大,E自(E自为自感电动势)最大。q=0时,i最大,B最大,EB最大,E自=0。 自感电动势E自与i-t图像的关系由E自=L· 知,E自∝ ,E自与i-t图像上某点处曲线切线的斜率成正比。所以,利用i-t图像可分析自感电动势随时间的变化和极值。
高中物理 选择性必修第二册 人教版1 电磁振荡1.知道什么是LC振荡电路和振荡电流。2.知道LC振荡电路中振荡电流的产生过程及回路中的能量转化情况。3.知道电磁振荡的周期和频率公式,并能进行简单的计算。1.振荡电流和振荡电路(1)振荡电流:大小和① 方向 都做周期性迅速变化的电流。(2)振荡电路:产生② 振荡电流 的电路。最简单的振荡电路为LC振荡电路。2.电磁振荡的过程电容器放电过程: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,由于线圈的自感作用,放电电流由零逐渐增 大,电容器极板上的电荷逐渐③ 减少 ,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④ 磁场能 ,放电完毕时,放电电流达到最大值,电场能 全部转化为磁场能。电容器充电过程:电容器放电完毕后,由于线圈的自感作用,电流会保持原来的⑤ 方向 并逐渐减小,电容器将进行⑥ 反方向充电 ,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,反方向充电完毕时,电流减小为零,电容器极板上的电荷最多,磁场能全部转化为电场能。此后,这样充电和放电的过程反复进行下去。导师点睛 (1)振荡电流是充、放电电流。(2)振荡电流实际上就是交变电流,由于频率很高,习惯上称之为振荡电流。3.电磁振荡的实质在振荡电路产生振荡电流的过程中,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,都在发生⑦ 周期性 的变化。 这种现象就是电磁振荡。易错警示 电磁振荡并不是只指振荡电流的周期性变化,而是指振荡电路中所涉 及的所有物理量的周期性变化。1.周期T:电磁振荡完成一次⑧ 周期性变化 需要的时间。2.频率f:在数值上等于单位时间内完成的周期性变化的⑨ 次数 。3.LC电路的周期(频率)公式(1)周期公式:T=⑩ 2π 。(2)频率公式:f= 。其中,周期T、频率f、自感系数L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。1.在LC振荡电路中,电容器放电时间的长短决定于电容C和电感L的数值。( √ )2.LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量为零时,线圈中振荡电流最大。( √ )3.在LC振荡电路中,电感L和电容C都减小一半,可以使振荡频率增大一倍。( √ )4.在LC振荡电路中,已知电容器的电容为C,振荡电流i=Im sin ωt,则此电路中线圈的 自感系数为ω2C。 ( ✕ )ω= = ,则L= 。情境 我们的生活离不开货币,但是在校园内频繁使用现金很不方便,尤其是还要找零。现在我们有了校园一卡通(如图甲所示),无论是吃饭、打水,还是购买生活用品,只要在校园内带一张卡就可以,极大地方便了我们的生活。其实校园一卡通的结构并不是十分复杂,卡内主体就是一个集成电路芯片和一个LC振荡器,如图乙所示。甲 乙问题1.如图乙所示,先将单刀双掷开关S拨到b,给电容器C充电,再将开关S拨到a,之后将 会发生什么现象?说明了什么?提示:电流表G的指针左右摆动。说明电流的方向在做周期性变化。2.图乙中,为什么电容器放电时电流表G指针往复摆动的幅度越来越小?提示:回路中有能量损失。3.如果能够适时地把能量补充到振荡电路中,振荡电流、电荷量能保持最大值不变吗?提示:能。4.LC振荡电流是一种什么性质的电流?按什么规律变化?提示:LC振荡电流实质上是交变电流,按正弦(或余弦)规律变化。 电磁振荡在振荡电路产生振荡电流的过程中,电路中的电流、电容器极板上的电荷量,以及电容器里的电场强度、线圈里的磁感应强度都在发生周期性的变化,这种现象就 是电磁振荡。 电磁振荡过程分析LC电路中电磁振荡规律可用图表示:(图中↑表示增大,↓表示减小) 固有周期和固有频率如果没有能量损失,也不受其他外界条件影响,这时的周期和频率叫作振荡电路的 固有周期和固有频率,简称振荡电路的周期和频率。 LC振荡电路的周期和频率公式(1)周期公式:T=2π ;(2)频率公式:f= 。 影响LC振荡电路的周期和频率的因素由LC振荡电路的周期和频率的公式知,要改变振荡电路的周期和频率,必须改变线 圈的自感系数L或电容器的电容C。影响线圈自感系数L的因素有:线圈的大小、形状、匝数,以及有无铁芯等。匝数 越多,自感系数L越大,线圈插入铁芯时的自感系数比无铁芯时的大。影响平行板电容器电容C的因素有:两极板的正对面积S、两极板间电介质的相对介电常数εr,以及两极板间距d,由C= 判断电容C的变化情况。 电磁振荡中的电流i、极板间电压u、极板上的电荷量q、电场强度E、电场能EE、磁感应强度B、磁场能EB随时间变化的规律及各量之间的对应关系,如图所示。 同步同变关系由LC电路中各量间对应关系及变化规律可以看出,在LC电路发生电磁振荡的过程 中,电容器的四个物理量:电荷量q、电压u、电场强度E、电场能EE是同步同向变 化的,即q↓—u↓—E↓—EE↓(或q↑—u↑—E↑—EE↑)。线圈的三个物理量:振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步同向变化的,即i ↑—B↑—EB↑(或i↓—B↓—EB↓)。 同步异变关系在LC电路发生电磁振荡的过程中,电容器的四个物理量q、u、E、EE与线圈的三个 物理量i、B、EB是同步异向变化的,即q、u、E、EE同时减小时,i、B、EB同时增大, 且它们是同步的。 物理量的等式关系振荡电流i= ,自感电动势E自=L· ,振荡周期T=2π 。 极值的对应关系 i=0时,q最大,u最大,E最大,EE最大,E自(E自为自感电动势)最大。q=0时,i最大,B最大,EB最大,E自=0。 自感电动势E自与i-t图像的关系由E自=L· 知,E自∝ ,E自与i-t图像上某点处曲线切线的斜率成正比。所以,利用i-t图像可分析自感电动势随时间的变化和极值。
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