1、人教版高中物理选修二 4.1 4.1 电磁振荡电磁振荡人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二目录新知导入第 一 部 分新知探究第 二 部 分新知应用第 三 部 分课堂小结第 四 部 分新知巩固第 五 部 分我们现在的生活已经离不开电磁波了新知导入新知导入新知导入新知导入观察振荡观察振荡电路电流变化情况电路电流变化情况动画模拟动画模拟实验现象实验现象新新知探究知探究一一个个周周期期性性变变化化放电放电充电充电充电充电放电放电+-+-q=Qm i=0q=Qm i=0q=0 i=Imq=0 i=Im新新知探究知探究LCLC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
2、荡电流的电路叫振荡电路一、1.振荡电流:2.振荡电路:LC回路：由线圈L和电容器C组成的最简单振荡电路。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。新新知探究知探究新新知探究知探究观察振荡电路中电压的波形观察振荡电路中电压的波形新新知探究知探究 新新知探究知探究LC_ _ _+LC_+电源用电器用电器放电：电场能磁场能磁场能电场能充电：新新知探究知探究2.2.振荡电路的工作原理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动画模拟新新知探究知探究2.2.振荡电路的工作原理振荡电路的工作原理电磁振荡的电磁振荡
3、的充放电过程充放电过程+-+-+-+-+-正向放电正向放电正向正向充电充电反向放电反向放电反向反向充电充电电容器充电结束电容器充电结束，两极板上的，两极板上的电荷最多电荷最多。回路中回路中电流电流从从0 0开始逐渐增到最大开始逐渐增到最大。两极板。两极板电荷量电荷量从从最大减为最大减为0 0。自感线圈给电容器自感线圈给电容器正正向充电向充电结束结束，回路中，回路中电流电流从从最大减为最大减为0 0，两极板，两极板电荷量电荷量从从0 0变变回回最大最大。自感线圈给电容器自感线圈给电容器反反向充电向充电，于是整个电路回到最开始状态。，于是整个电路回到最开始状态。电容开始反向放电电容开始反向放电新新
4、知探究知探究(1)两个物理过程：两个物理过程：放电过程；电场能转化为磁场能，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，充电过程：磁场能转化为电场能，q i充电完毕状态：充电完毕状态：磁磁 电场能最大，磁场能最小。电场能最大，磁场能最小。放电完毕状态：放电完毕状态：电电 磁场能最大，电场能最小。磁场能最大，电场能最小。LC回路工作过程具有回路工作过程具有对称性对称性和和周期性周期性，可归结为：，可归结为：(2)两个特殊状态：两个特殊状态：3.3.电磁振荡的特点：电磁振荡的特点：新新知探究知探究 最大(A、B)零 最大 零 零 最大(ab)零 最大 最大(A、B)零 最大
5、零 零 最大(ba)零 最大 最大(A、B)零 最大 零CLSE a B+AbCLSE aBAbCLSE a+B AbCLSE aBAbCLSE a B+Ab新新知探究知探究 4.4.电磁振荡电磁振荡的图象分析的图象分析电流电流I I0 0t t+-电容器电容器电量电量Q Q0 0t t+-+-+-+-正向放电正向放电正向充电正向充电反向放电反向放电反向充电反向充电新新知探究知探究 课堂研讨：例例1、在在LC振荡电路中，在电容器充电完毕未开始放电时，正振荡电路中，在电容器充电完毕未开始放电时，正确的说法是：确的说法是：A、电场能正向磁场能转化、电场能正向磁场能转化 B、磁场能正向电场能转化、磁
6、场能正向电场能转化 C、电路里的电场最强、电路里的电场最强 D、电路里的磁场最强、电路里的磁场最强C、电路里的电场最强、电路里的电场最强新新知应用知应用 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，位移机械振动中，例如在单摆的振动中，位移x、速度、速度v、加速度、加速度a 这几个物理量周期性地这几个物理量周期性地变化。在电磁振荡中，电荷量变化。在电磁振荡中，电荷量q、电流、电流i、电场强度、电场强度E、磁感应强度、磁感应强度B这几个物理量也在这几个物理量也在周期性地变
7、化。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，能量是如何转化的何转化的?新新知探究知探究i 0tB 0tQ Q 0 0t tE E 0 0t t时时间间 t电电 流流 I电电量量 Q电电场场能能磁磁场场能能4T4T4T4T2T2T2T2T2T32T32T32T3TTTT04T2T2T3T零零最大最大最大最大最大最大零零零零零零零零零零零零零零最大最大最大最大最大最大最大最大最大最大最大最大 最大最大零零零零新新知探究知探究B B 0t4T2T2T3TE E 电磁振荡的过程中电磁振荡的过程中，
8、电场能和磁场能发生电场能和磁场能发生周期性周期性的转化的转化t04T2T2T3T磁磁场场能能 电电场场能能 电场能电场能磁场能磁场能充电充电磁感强度磁感强度B电容器带电量电容器带电量电路中电流电路中电流i同步变化同步变化同步变化同步变化两极间场强两极间场强E放放电电Q Q、B B、i i、E E变化周期变化周期T T电场能、磁场能变化电场能、磁场能变化周期周期2T新新知探究知探究L1L2C1C2 第一次的振荡周期第一次的振荡周期大于大于第二次的振荡周期第二次的振荡周期新新知探究知探究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
9、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新新知探究知探究理论分析表明，理论分析表明，LCLC电路的周期电路的周期T T与电感与电感L L、电容、电容C C的关系是的关系是LC2TLC21f式中各物理量式中各物理量T、L、C、f的的单位单位分别是分别是s、H、F、Hz。改变改变周期的方法周期的方法：L L：线圈的大小、形状、匝数、铁芯。线圈的大小、形状、匝数、铁芯。dk4SC 注意注意：在一个周期内，振荡电流的方向改变两
10、次；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。电场能（或磁场能）完成两次周期性变化。新新知探究知探究例、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 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新新知应用知应用解析：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
11、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CD 新新知应用知应用新新知探究知探究itit（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新知探究知探究+_ _+势能动能势能动能电场能磁场能电场能磁场能+_ _势能0itTT3TT424电场能新新知探究知探究【例题】在在LC振荡电路中，线圈振荡电路中，线圈L的自感系数为的自感系数为30H，可调电容器，可调电容器C的可的可调范围为调范围为1.7-270pF
12、。求振荡电路的频率范围。求振荡电路的频率范围。解：解：根据根据LC振荡电路的频率公式振荡电路的频率公式Hz106521021103021LC21f71261.Hz1077110270103021LC21f61262.此振荡电路的频率范围是此振荡电路的频率范围是1.771062.65107Hz。新新知应用知应用1.1.振荡电流：振荡电流：大小和方向都做周期性大小和方向都做周期性迅速变化迅速变化的电流的电流2.2.振荡电路：振荡电路：能够产生振荡电流的电路。能够产生振荡电流的电路。3.3.LCLC振荡电路：振荡电路：当开关置于线圈一侧时，由电感线圈当开关置于线圈一侧时，由电感线圈L L和电容和电容
13、C C组成的电组成的电路，就是最简单的振荡电路。路，就是最简单的振荡电路。4 4.电磁振荡：电磁振荡：在整个过程中在整个过程中，电路中的电流，电路中的电流i i、电荷量、电荷量q q、电场强度、电场强度E E、磁、磁感应强度感应强度B B，都在周期性地变化着，都在周期性地变化着。5.5.电磁振荡的周期和频率电磁振荡的周期和频率LC2TLC21f课堂小结课堂小结课堂小结电磁振荡和机械振动比较电磁振荡和机械振动比较不同点不同点:本质不同的两种运动形式本质不同的两种运动形式相同点相同点:各物理量都是随时间做周期性的变化各物理量都是随时间做周期性的变化.电磁振荡电磁振荡电量电量电流电流电场电场磁场磁场
14、 电场能电场能磁场能磁场能机械振动机械振动位移位移速度速度重力势能重力势能 动能动能课堂小结课堂小结1 1、（多选）多选）对振荡电路，下列说法正确的是（对振荡电路，下列说法正确的是（）B.B.振荡电路中，电场能与磁场能的转化周期为振荡电路中，电场能与磁场能的转化周期为 LC2A A.振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的时间为振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的时间为 LC C.C.振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化周期为振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化周期为 LC2D.D.振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化周期为振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化周期为 LC2CDCD新新知巩固知
15、巩固2 2、在在如如图甲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流随时间变化的图像是是（）D D新新知巩固知巩固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+_ _新新知巩固知巩固1、由可变电容器和固定的电感线圈组成的、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时，电路中产生的振荡电流的频率为f1
16、，当电容调到，当电容调到360 pF时，时，电路中产生的振荡电流的频率为电路中产生的振荡电流的频率为f2，则（，则（）A BC D219ff 213ff 9/21ff 3/21ff D新新知巩固知巩固2、如图所示为如图所示为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下列判断中正确的是()在在b和和d时刻时刻，电路中电流最大电路中电流最大在在ab时间内时间内，电场能转变为磁场能电场能转变为磁场能a和和c时刻时刻，磁场能为零磁场能为零在在O a和和cd时间内时间内，电容器被充电电容器被充电A只有只有和和B只有只有和和C只有只有
17、D只有只有和和D新新知巩固知巩固新新知巩固知巩固3、如图所示，是处于某一时刻的如图所示，是处于某一时刻的LC振荡电路的情况，下列说法正确振荡电路的情况，下列说法正确的是的是()A A电容器正在充电，电场能正转变成磁场能电容器正在充电，电场能正转变成磁场能B B电容器正在放电，电场能正转变成磁场能电容器正在放电，电场能正转变成磁场能C C电容器正在充电，磁场能正转变成电场能电容器正在充电，磁场能正转变成电场能D D电容器正在放电，磁场能正转变成电场能电容器正在放电，磁场能正转变成电场能C新新知巩固知巩固 答案答案 C C新新知巩固知巩固4 4、（多选）（多选）对振荡电路，下列说法正确的是（对振荡
18、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振荡电路中，电场能与磁场能的转化周期为 LC2A振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的时间为振荡电路中、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振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化周期为 LC2D振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化周期为振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化周期为 LC2CDCD新新知巩固知巩固D新新知巩固知巩固6、右图是右图是LC振荡电路中振荡电流与时间的关系图线振荡电路中振荡电流与时间的关系图线,若电容器开始放电若电容器开始放电的时刻为的时刻为t=0,则下列说法正确的是则下列说法正确的是()A.在在t=0时时,线圈中的磁场能最小线圈中的磁场能最小B.在在t=1 s时时,电容器中电场能最大电容器中电场能最大C.在在t=2 s时时,电容器放电结束电容器放电结束D.在在t=3 s时时,电容器充电结束电容器充电结束A新新知巩固知巩固人教版高中物理选修二 课程结束课程结束人教版高中物理选修二
