高中人教版 (2019)1 电磁振荡优质课件ppt

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4.1 电磁振荡
人教版高中物理选修二
目录
我们现在的生活已经离不开电磁波了
新知导入
这些都是电磁波！
电磁波是如何产生的呢？
新知导入
观察振荡电路电流变化情况
动画模拟
实验现象
新知探究
q=Qm i=0
新知探究
L
C
LC振荡电路
大小和方向都做周期性变化的电流叫振荡电流
产生振荡电流的电路叫振荡电路
一、1.振荡电流:
2.振荡电路:
①LC回路：由线圈L和电容器C组成的最简单振荡电路。
②理想的LC振荡电路: 只考虑线圈、电容器的作用，而忽略能量损耗。
新知探究
新知探究
观察振荡电路中电压的波形
新知探究
1.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。
二、振荡的变化规律：
新知探究
L
C
_ _ _+ + +
L
C
_
+
电源
用电器
用电器
放电：
电场能
磁场能
磁场能
电场能
充电：
新知探究
2.振荡电路的工作原理
注意观察电荷量变化和电流大小及方向的变化情况
动画模拟
新知探究
2.振荡电路的工作原理
电磁振荡的充放电过程
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
正向放电
正向充电
反向放电
反向充电
①电容器充电结束，两极板上的电荷最多。
②回路中电流从0开始逐渐增到最大。两极板电荷量从最大减为0。
③自感线圈给电容器正向充电结束，回路中电流从最大减为0，两极板电荷量从0变回最大。
⑤自感线圈给电容器反向充电，于是整个电路回到最开始状态。
④电容开始反向放电
新知探究
(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 电场能最大，磁场能最小。
放电完毕状态：电 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：
3.电磁振荡的特点：
二、振荡的变化规律：
新知探究
新知探究
4.电磁振荡的图象分析
电流I
0
t
+
-
电容器电量Q
0
t
+
-
+
-
+
-
+
-
正向放电
正向充电
反向放电
反向充电
二、振荡的变化规律：
新知探究
课堂研讨： 例1、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
新知应用
电磁振荡与机械振动虽然有着本质的不同，但它们还是具有一些共同的特点。在机械振动中，例如在单摆的振动中，位移x、速度v、加速度a 这几个物理量周期性地变化。在电磁振荡中，电荷量q、电流i、电场强度E、磁感应强度B这几个物理量也在周期性地变化。 在机械振动中，动能与势能周期性地相互转化。那么，在电磁振荡中，能量是如何转化的?
新知探究
5、电磁振荡中的能量变化
i
0
t
B
0
t
Q
0
t
E
0
t
0
零
最大
最大
最大
零
零
零
零
零
零
零
最大
最大
最大
最大
最大
最大
最大
零
零
新知探究
B
0
t
E
电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化
磁场能
电场能
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
两极间场强E
放电
Q、B、i、E变化周期
T
电场能、磁场能变化周期
三、电磁振荡中的能量变化
新知探究
四、电磁振荡的周期和频率
L1＞L2
C1＞C2
第一次的振荡周期大于第二次的振荡周期
实验探究：
新知探究
1．周期和频率：　　①电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期，　　②一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．
四、电磁振荡的周期和频率
新知探究
理论分析表明，LC电路的周期T与电感L、电容C的关系是
①式中各物理量T、L、C、f的单位分别是s、H、F、Hz。
②改变周期的方法：
L：线圈的大小、形状、匝数、铁芯。
注意：①在一个周期内，振荡电流的方向改变两次； ②电场能（或磁场能）完成两次周期性变化。
四、电磁振荡的周期和频率
新知探究
例２、 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
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
课堂研讨：
CD
新知应用
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　　　　　．
所以，正确选项为C．D．
新知应用
新知探究
i
t
i
t
（1）
（2）
B、任何振荡电路中,总存在能量损耗,使振荡电流 的振幅逐渐减小,这种振荡叫阻尼振荡.如图(2)
A、若没有能量损耗，则振荡电流的振幅将不变 ，这种振荡叫无阻尼振荡。如图：(1)
五、分类：无阻尼振荡和阻尼振荡
新知探究
++
_ _
+ +
— —
势能
动能
势能
动能
电场能
磁场能
电场能
磁场能
+ +
_ _
势能
0
i
t
T
T
3T
T
4
2
4
电场能
新知探究
【例题】在LC振荡电路中，线圈L的自感系数为30μH，可调电容器C的可调范围为1.7-270pF。求振荡电路的频率范围。
解：根据LC振荡电路的频率公式
此振荡电路的频率范围是1.77×106—2.65×107Hz。
新知应用
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：能够产生振荡电流的电路。
3.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。
4.电磁振荡：在整个过程中，电路中的电流i、电荷量q、电场强度E、磁感应强度B，都在周期性地变化着。
5.电磁振荡的周期和频率
课堂小结
课堂小结
电磁振荡和机械振动比较
不同点:本质不同的两种运动形式
相同点:各物理量都是随时间做周期性的变化.
课堂小结
1、（多选）对振荡电路，下列说法正确的是（ ）
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
CD
新知巩固
2、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（ ）
D
新知巩固
3.此图是处充电过程，则电容器上极板带正电还是负电？
答：正电
+ +_ _
新知巩固
1、由可变电容器和固定的电感线圈组成的LC振荡电路，当电容调到40pF时，电路中产生的振荡电流的频率为f1，当电容调到360 pF时，电路中产生的振荡电流的频率为f2，则（ ）A． B．C． D．
D
新知巩固
2、如图所示为LC振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线，下列判断中正确的是(　　)①在b和d时刻，电路中电流最大②在a→b时间内，电场能转变为磁场能③a和c时刻，磁场能为零④在O →a和c→d时间内，电容器被充电A．只有①和③　　　　 B．只有②和④C．只有④ D．只有①②和③
D
新知巩固
新知巩固
3、如图所示，是处于某一时刻的LC振荡电路的情况，下列说法正确的是(　　)
A．电容器正在充电，电场能正转变成磁场能B．电容器正在放电，电场能正转变成磁场能C．电容器正在充电，磁场能正转变成电场能D．电容器正在放电，磁场能正转变成电场能
C
新知巩固
[答案] C
新知巩固
CD
新知巩固
 
D
新知巩固
6、右图是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=1 s时,电容器中电场能最大C.在t=2 s时,电容器放电结束D.在t=3 s时,电容器充电结束
A
新知巩固
课程结束
人教版高中物理选修二