高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 电磁振荡说课课件ppt

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一、电磁振荡的产生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:产生振荡电流的电路。3.电磁振荡: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,都在周期性地变化着。这种现象就是电磁振荡。
二、电磁振荡中的能量转化从能量的观点来看,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,电容器里的电场逐渐减弱,线圈的磁场逐渐增强,电场能逐渐转化为磁场能;在放电完毕的瞬间,电场能全部转化为磁场能;之后,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;到反方向充电完毕的瞬间,磁场能全部转化为电场能。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。
三、电磁振荡的周期和频率
3.用可调电容器或可调电感的线圈组成电路,改变电容器的电容或线圈的电感,振荡电路的周期和频率就会随着改变。
1.正误判断。(1)只有均匀变化的电场(磁场)才能产生均匀变化的磁场(电场)。(　　)解析:均匀变化的电场(磁场)产生恒定的磁场(电场)。周期性变化的电场(磁场)产生同频率周期性变化的磁场(电场)。答案:×(2)在LC振荡电路中,电流增大的过程中电容器放电,磁场能和电场能都减小。(　　)解析:电流增大,电容器放电,磁场能增大,电场能减小。答案:×
2.探究讨论。(1)电磁振荡的实质是什么?答案:在电磁振荡过程中,电容器极板上的电荷量、电路中的电流、电容器里的电场强度、线圈里的磁感应强度都随时间做周期性变化,电场能与磁场能发生周期性的相互转化。(2)振荡电路的周期和频率由什么因素决定?为什么又叫电路的固有周期、固有频率?答案:LC回路的周期、频率都由电路本身的特性(L、C值)决定。由于与电容器极板上电荷量的多少、板间电压的高低、是否接入电路中等因素无关,所以称为电路的固有周期和固有频率。
振荡过程中各物理量的变化情况情境探究如图所示装置,先把开关扳到电池组一边,给电容器充电,稍后再把开关扳到线圈一边,让电容器通过线圈放电,会观察到电流表指针有何变化?说明什么问题?
要点提示:指针左右摆动,说明电路中产生了大小和方向变化的电流。
知识归纳1.用图像对应分析:振荡过程中电流i、极板上的电荷量q、电场能和磁场能之间的对应关系
2.相关量与电路状态的对应情况
3.几个关系(1)同步同变关系在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中,电容器上的物理量:电荷量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的,即q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)。振荡线圈上的物理量:振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的,即i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)。(2)同步异变关系在LC振荡过程中,电容器上的三个物理量q、E、EE增大时,线圈中的三个物理量i、B、EB减小,且它们的变化是同步的,也即q、E、
实例引导例题(多选)如图所示,L为一电阻可忽略的线圈,D为一灯泡,C为电容器,开关S处于闭合状态,灯泡D正常发光,现突然断开S,并开始计时,能正确反映电容器a极板上电荷量q及LC回路中电流i(规定顺时针方向为正)随时间变化的图像是(图中q为正值,表示a极板带正电)(　　)
解析:S断开前,线圈L短路,线圈中电流从上到下,电容器不带电;S断开时,线圈L中产生自感电动势,阻碍电流减小,给电容器C充电,此时LC回路中电流i沿顺时针方向(正向)最大;给电容器充电过程,电容器带的电荷量最大时(a板带负电),线圈L中电流减为零。此后,LC回路发生电磁振荡形成交变电流。综上所述,选项B、C正确。答案:BC
规律方法LC振荡电路充、放电过程的判断方法(1)根据电流流向判断,当电流流向带正电的极板时,处于充电过程;反之,处于放电过程。(2)根据物理量的变化趋势判断:当电容器的电荷量q(U、E)增大时,处于充电过程;反之,处于放电过程。(3)根据能量判断:电场能增加时,处于充电过程;磁场能增加时,处于放电过程。
变式训练如图所示,LC振荡电路中,已知某时刻电流i沿顺时针方向,且正在增大,则(　　)A.A板带正电B.A、B两板间的电压在增大C.电容器C正在充电D.电场能正在转化为磁场能
解析:电流i正在增大,磁场能增大,电容器在放电,电场能减小,电场能转化为磁场能,选项C错误,D正确;由题图中i方向可知B板带正电,选项A错误;由于电容器放电,电荷量减少,两板间的电压在减小,选项B错误。答案:D
1.如图是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
解析:电容器放电过程中,电流增大,磁场能增加,电场能减少,也就是磁场能的大小由电流的大小决定,选项A正确。答案:A