高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册电磁振荡教学ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册电磁振荡教学ppt课件，共41页。PPT课件主要包含了学习目标，学习刚要，电磁振荡的产生，电磁振荡中的能量变化，电磁振荡的周期和频率，课堂总结，巩固提升等内容，欢迎下载使用。
1．通过实验，了解电磁振荡。知道LC振荡电路中电荷、电场、电 流、磁场的动态变化情况及电场能与磁场能的转化情况。知道 电磁振荡的周期与频率，会用其分析、解释有关简单的问题。2．经历从机械振动到电磁振荡的类比过程，体会类比推理方法。 经历分析电磁振荡周期与L、C关系的过程，体会定性分析推理 的方法。3．经历通过实验观察电磁振荡中各物理量的变化过程，体会实验 在物理观念形成过程中的作用。
他（麦克斯韦）从这组公式里算出了电磁波的速度，发现跟那时已知的光波的速度是一样的，所以他就肯定：光就是电磁波。这是1860年的一个重大贡献，这一发现把物理学中关于电、磁、光之间的关系整个地改观了。——杨振宁
旅行者1号探测器是目前离地球最远的人造天体，是由美国宇航局（NASA）研制的一个无人外太阳系空间探测器。旅行者1号探测器于1977年9月5日发射，截止到2020年6月仍然正常运作。它曾到访过木星及土星，是提供了其卫星高解像清晰照片的第一艘航天器。它的主要任务在1979年经过木星系统、1980年经过土星系统之后，结束于1980年11月20日。它也是第一个提供了木星、土星以及其卫星详细照片的探测器。距今离地球最远的人造卫星。截至2023年1月1日止，旅行者1号正处于离太阳243.7亿千米的距离。2024年4月，旅行者1号探测器恢复向地球发送数据。
在信息技术高速发展的今天，电磁波对我们越来越重要。它跟空气和水一样，成为我们的生活中不可或缺的一分子。
大家看到过的神州飞船、嫦娥一号的发射场面。飞船上天后，人们是怎样知道它到达预定的地点呢？ ——无线电波。 无线电广播、电视、人造卫星、导弹、宇宙飞船等，传递信息和跟地面的联系都要利用电磁波。现代社会的各个部门，几乎都离不开“电磁波”，可以说“电”作为现代文明的标志，“电磁波”就是现代文明的神经中枢，或者叫现代化的代名词。 那么，电磁波是什么？它是怎样产生的？它有什么性质？怎样利用它传递信号？这一章就要讨论这些问题，正象机械振动能够产生机械波一样，电磁振荡能够产生电磁波。今天我们就从电磁振荡开始学习。
水波是由机械振动形成的。一颗石子投入水面会激起一阵涟漪，但是要形成持续的水波，则需要不断地击打水面。要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢？
振荡电路的工作过程模拟
注意观察电荷量变化和电流大小及方向的变化情况。
振荡电路与计算机显示的电压波形
把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图连成电路。把电压传感器（或示波器）的两端连在电容器的两个极板上。 先把开关置于电源一侧，为电容器充电;稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。观察电脑显示器显示的电压波形。
为什么会出现这样的变化波形图？
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。
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。
2.振荡电路的工作原理
电容器的充放电过程电感线圈的自感作用
①电容器充电结束，两极板上的电荷最多。
②正向放电过程中回路中电流从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。
在电磁振荡中，能量是如何转化的?
电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化
Q、B、i、E变化周期
电场能、磁场能变化周期
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。
如果没有能量损耗，振荡可以永远持续下去，振荡电流的振幅保持不变，形成等幅振荡。
任何电路都有电阻，总会有一部分能量转化为内能，另外还有一部分能量以电磁波形式辐射出去，这样振荡电流振幅逐渐减小，直到最后停止振荡。
如果能适时地把能量补充到振荡电路中，以补偿能量损耗，就可以得到等幅振荡了。实际电路中是由电源通过电子器件为LC电路补充能量。
①放电过程:电场能转化为磁场能，q↓→ i↑
②充电过程:磁场能转化为电场能，q↑ → i↓
①充电完毕:磁场能向电场能转化完毕,电场能最大,磁场能最小.
②放电完毕: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:
在电磁振荡变化快慢与哪些因素有关？
1.周期和频率：（1）周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。（2）频率：1 s内完成的周期性变化的次数。（3）振荡电路里在不受其他外界条件影响下发生无阻尼振荡时的周期和频率叫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。
思考：电容较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些?线圈的自感系数较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些？根据讨论结果，定性分析 LC 电路的周期（频率）与电容 C 、电感 L 的关系。
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 。
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。
Q、B、i、E周期性变化
电场能、磁场能周期性变化
1.(振荡电路的各物理量的变化)下图为某时刻LC 振荡电路中电容器电场的方向和电流的方向,则下列说法正确的是(　　)A.电容器正在放电B.电感线圈的磁场能正在减少C.电感线圈中的电流正在增大D.电容器的电场能正在减少
解析:由题图知,电路中电流方向为逆时针方向,电容器被充电,电场能增加,电感线圈中的电流正在减小,电感线圈的磁场能正在减少,A、C、D错误,B正确。
2.(根据图像判断振荡电路的各物理量的变化)下图为LC振荡电路中电容器的极板所带电荷量随时间变化的曲线,下列判断正确的是(　　)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③B.只有②和④C.只有④D.只有①②和③
解析:a和c时刻是充电结束时刻,此时刻电场能最大,磁场能最小,为零,③正确;b和d时刻是放电结束时刻,此时刻电路中电流最大,①正确;a→b是放电过程,电场能转化为磁场能,②正确;O→a是充电过程,而c→d是放电过程,④错误。分析振荡电路各量的变化规律时要抓住两条线索。一个是i 随时间的变化规律,同时B、EB与 i 的变化规律一致;一个是q随时间的变化规律,同时E、E电、u与q的变化规律一致。并且要知道 i 与 q 变化规律的关系,否则会造成思路混乱。