142电磁振荡 备用课件.pptx

1、复习电磁波的发现复习电磁波的发现麦克斯韦的电磁场理论的内容是什么？麦克斯韦的电磁场理论的内容是什么？什么是什么是电磁波？电磁波？LCK电路图GCLKG G GLCK电路图+_ _ _ _GLCK电路图+_ _ _ _GLCK电路图G+_ _ _ _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 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振荡电流:振荡电路:LC回路：回路：由线圈由线圈L和电容和电容C组成的最简单振组成的最简单振荡电路。荡电路。理想的理想的LC振荡电路振荡电路:只考虑

2、电感、电容的作只考虑电感、电容的作用，而忽略能量损耗用，而忽略能量损耗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 产生振荡电流的电路叫振荡电路振荡电流:振荡电路: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充电：(1)、两个物理过程：、两个物理过程：放电过程；放电过程；电场能转化为磁场能，电场能转化为磁场能，q i充电过程：充电过程：磁场能转化为电场能，磁场能转化为电场能，q i充电完毕状态：充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，磁场能向电场能转化完毕，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：电场能向磁场能转化完

3、毕，电场能向磁场能转化完毕，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：1 1、电磁振荡的特点：、电磁振荡的特点：课堂研讨课堂研讨：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：始放电时，正确的说法是：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

4、强(1)总能量守恒电场能磁场能恒量总能量守恒电场能磁场能恒量电场能电场能磁场能磁场能放电放电充电充电2 2、电磁振荡的变化规律：、电磁振荡的变化规律：(2)电场能与磁场能交替转化电场能与磁场能交替转化电容器电压电容器电压电容器带电量电容器带电量电路中电流电路中电流同步变化同步变化同步变化同步变化步调相反步调相反(3)变化规律的图象描述：变化规律的图象描述：qtotuot电场能电场能oito磁场能磁场能to课堂研讨课堂研讨：例例2、LC振荡电路中某时的状态振荡电路中某时的状态如图，试作出如图，试作出 qt 和和It 图线。图线。+-qtqtitit 最大最大(A、B)零零 最大最大 零零 零零

5、最大最大(ab)零零 最大最大 最大最大(A、B)零零 最大最大 零零 零零 最大最大(ba)零零 最大最大 最大最大(A、B)零零 最大最大 零零CLSE a B+AbCLSE aBAbCLSE a+B AbCLSE aBAbCLSE a B+AbLC回回路路振振荡荡过过程程 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 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 动能动能一、电

6、磁振荡的周期和频率 1周期和频率：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电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期周期，一秒钟内完成周期变化的次数叫做一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率频率 LC回路的周期和频率：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）叫做决定的振荡周期（或频率）叫做振荡电路的固有周期振荡电路的固有周期（或固有频率）（或固有频率），简称，简称振荡电路的周期（或频率）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；电在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；电场能

7、（或磁场能）完成两次周期性变化场能（或磁场能）完成两次周期性变化LC回路的周期和频率公式（1）式中各物理量）式中各物理量T、L、C、f的单位分别是的单位分别是s、H、F、Hz（2）适当地选择电容器和线圈，可使振荡电路物周适当地选择电容器和线圈，可使振荡电路物周期和频率符合我们的需要期和频率符合我们的需要 二、二、LC回路的周期和频率公式回路的周期和频率公式 例：例：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 A 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

8、的时间为 CC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 D 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 解析：在一个周期内，电容器充电、放电各两次，每次充在一个周期内，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电或放电所用的时间为振荡周期的1/4电场能与电场强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

9、场、电荷的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变化周期跟电流的变化周期相同均为所以，正确选项为所以，正确选项为CD 例:1此图正处充电过程还是放电过程？_+_ _ _ _ _例:1此图正处充电过程还是放电过程？答:放电_ _ _+_+_ _ _ _ _例2：此图是处充电过程，则电容器上极板带正电还是负电？例2：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_+_ _itit（1）（2）B、任何振荡电路中、任何振荡电路中,总存在能量损耗总存在能量损耗,使振荡电使振荡电流流 的振幅逐渐减小的振幅逐渐减小,这种振荡这种振荡叫阻尼振荡叫阻尼振荡.如图如图(2

10、)A、若没有能量损耗，则振荡电流的振幅将不、若没有能量损耗，则振荡电流的振幅将不变变，这种振荡叫，这种振荡叫无阻尼振荡无阻尼振荡。如图：。如图：(1)无阻尼振荡和阻尼振荡无阻尼振荡和阻尼振荡+_ _+势能势能动能动能势能势能动能动能电场能磁场能电场能磁场能+_ _势能势能0itTT3TT424电场能1、如图所示为振荡电路在某一时刻的电、如图所示为振荡电路在某一时刻的电容器情况和电感线圈中的磁感线方向情况，容器情况和电感线圈中的磁感线方向情况，由图可知，以下说法正确得是由图可知，以下说法正确得是 CL+(A C)A、电容器正在充电、电容器正在充电B、电感线圈的电流正在增大、电感线圈的电流正在增大

11、C、电感线圈中的磁场能正在、电感线圈中的磁场能正在 转变为电容器的电场能转变为电容器的电场能 D、自感电动势正在阻碍电流、自感电动势正在阻碍电流 增加增加2、如图所示，如图所示，L是电阻可以不计的纯电感是电阻可以不计的纯电感线圈，开关线圈，开关S闭合后电路中有恒定电流通过，闭合后电路中有恒定电流通过，今将开关今将开关S断开，同时开始计时，则电容器断开，同时开始计时，则电容器上极板上极板A的电量的电量q随时间变化的图象是下图随时间变化的图象是下图中的哪一项？中的哪一项？3CLAB0A0B0CDtttqqqqS注：上极板带负电荷为正注：上极板带负电荷为正3、如图所示，、如图所示，LC电路中电流随电

12、路中电流随时间变化的曲线做出的判断正确时间变化的曲线做出的判断正确的是的是A、在、在 t1 时刻电容器两端电压最小时刻电容器两端电压最小B、在、在 t1 时刻电容器带的电量为零时刻电容器带的电量为零C、在、在 t2 时刻电路中只有电场能时刻电路中只有电场能D、在、在 t2 时刻电路中只有磁场能时刻电路中只有磁场能I0tt1t2答：ABC4.已知已知LC振荡电路中电容器极板振荡电路中电容器极板1上的电量随时上的电量随时间变化的曲线如图所示，则（间变化的曲线如图所示，则（）A.a、c两时刻电路中电流最大，方向相同两时刻电路中电流最大，方向相同B.a、c两时刻电路中电流最大，方向相反两时刻电路中电流

13、最大，方向相反C.b、d两时刻电路中电流最大，方向相同两时刻电路中电流最大，方向相同D.b、d两时刻电路中电流最大，方向相反两时刻电路中电流最大，方向相反D5.当当LC振荡电路中电流达到最大值时，下列叙振荡电路中电流达到最大值时，下列叙述中正确的是（述中正确的是（）。）。A.磁感应强度和电场强度都达到最大值磁感应强度和电场强度都达到最大值B.磁感应强度和电场强度都为零磁感应强度和电场强度都为零C.磁感应强度最大而电场强度为零磁感应强度最大而电场强度为零D.磁感应强度是零而电场强度最大磁感应强度是零而电场强度最大C6.下图为下图为LC振荡电路中电容器板上的电量振荡电路中电容器板上的电量q随随时间

14、时间t变化的图线，由图可知（变化的图线，由图可知（）。）。A.在在t1时刻，电路中的磁场最小时刻，电路中的磁场最小B.从从t1到到t2，电路中的电流值不断变小，电路中的电流值不断变小C.从从t2到到t3，电容器不断充电，电容器不断充电D.在在t4时刻，电容器的电场能最小时刻，电容器的电场能最小A C D7.在在LC振荡电路中振荡电路中,某时刻的磁场方向如图所示某时刻的磁场方向如图所示.A.若磁场正在减弱若磁场正在减弱,则电容器的则电容器的A板带负电板带负电.B.若电容器正在放电若电容器正在放电,则电容器则电容器A板带负电板带负电.C.若电路中电流正在增大若电路中电流正在增大,则电容器则电容器A

15、板电量正板电量正在减少在减少.D.若电容器正在放电若电容器正在放电,则自感电动势正在阻碍则自感电动势正在阻碍电流减小电流减小.答案：答案：AC8.如图所示的振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路的电流正在增强则此时Aa点电势比b点低B电容器两极板间场强正在减小C电路中电场能正在增大D线圈中感应电动势正在减小 解析：因为电路中电流正在增强，所以电容器处因为电路中电流正在增强，所以电容器处于放电过程，极板上的电荷不断减少，两板间于放电过程，极板上的电荷不断减少，两板间的场强正不断减小，电场能也不断减小，由安的场强正不断减小，电场能也不断减小，由安培定则可判断断得此时电容器放电的电流方向培定则

16、可判断断得此时电容器放电的电流方向由由b经线圈到经线圈到a，电容器的下板带正电、上极带电容器的下板带正电、上极带负电，所以负电，所以b点电势高于点电势高于a点电势，电流增大时，点电势，电流增大时，电流的变化率（磁通量的变化率）减小，所以电流的变化率（磁通量的变化率）减小，所以线圈中的自感电动势在减小线圈中的自感电动势在减小正确选项为正确选项为A、B、D总结总结:LC LC 回路的工作具有对称性和周期性，归结如下回路的工作具有对称性和周期性，归结如下(1)(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

17、：磁场能转化为电场能，q i(2)(2)、两个特殊状态：、两个特殊状态：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。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。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。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。加在电容器两端的电压产生充加在电容器两端的电压产生充电电流；线圈的电感阻碍充电电流的电电流；线圈的电感阻碍充电电流的突变。突变。线圈的电感维持放电电流不变线圈的电感维持放电电流不变；电容器两端电压阻碍放电电流。；电容器两端电压阻碍放电电流。回复力使振子运动状态变回复力使振子运动状态变化，惯性维持

18、振子运动状态不变。化，惯性维持振子运动状态不变。惯性维持振子运动状态不惯性维持振子运动状态不变，回复力使振子运动状态改变。变，回复力使振子运动状态改变。电容电容C电感电感L（相当于惯性）（相当于惯性）电荷电荷q电流电流i电场能电场能E电场能电场能 磁场能磁场能E磁场能磁场能弹簧劲度系数弹簧劲度系数k（或单摆摆长（或单摆摆长L）振子质量振子质量m（惯性）（惯性）位移位移x速度速度V势能势能Ep动能动能Ek两极间电势差随时间作正弦规律两极间电势差随时间作正弦规律变化变化振动的位移随时间作正弦规律变化振动的位移随时间作正弦规律变化电场能与磁场能相互转化，总能量电场能与磁场能相互转化，总能量守恒守恒动

19、能与势能相互转化，总能量守恒动能与势能相互转化，总能量守恒振荡电路中自由电子的电磁运动振荡电路中自由电子的电磁运动振子的机械运动振子的机械运动LC_ _ _+ACBLLC_ _ _+CCLD 放电充电放电充电_ _+_ _CLSE a B+AbCLSE aBAbCLSE a+B AbCLSE aBAbCLSE a B+AbLC I磁磁场场能能q电电场场能能 小小 结结BUE第二第二第一第一电场能电场能电场线密度电场线密度电容器带电量电容器带电量q电容器极板间电压电容器极板间电压U电场强度电场强度E(1)(1)与电场能有关的因素与电场能有关的因素：CLSE+(2)(2)与磁场能有关的因素：与磁场

20、能有关的因素：磁场能磁场能磁感线密度磁感线密度磁感强度磁感强度B线圈中电流线圈中电流 i1、在、在LC振荡电路中，当电容器被充电时，电容振荡电路中，当电容器被充电时，电容器上的电量器上的电量_,线圈中的电流线圈中的电流_,电电容器两极间的场强容器两极间的场强_,线圈中的磁场线圈中的磁场_.在此过程中在此过程中_能转化为能转化为_能能.电容器充电完毕时，电量电容器充电完毕时，电量_电流电流_增大增大减小减小增大增大减小减小磁场磁场电场电场最大最大最少最少3如图所示，表示如图所示，表示LC振荡电路某一时刻振荡电路某一时刻的情况，以下说法中正确的是：（的情况，以下说法中正确的是：（）A.电感线圈中的

21、磁场能正在减小电感线圈中的磁场能正在减小B.电容器在放电电容器在放电C.电感线圈中的电流正在增大电感线圈中的电流正在增大D.此时线圈中的自感电动势此时线圈中的自感电动势正在阻碍电流增大正在阻碍电流增大A5如图所示的如图所示的LC振荡电路中，通过振荡电路中，通过P点的电流点的电流变化规律如图所示，且把通过变化规律如图所示，且把通过P点向右的电流规点向右的电流规定为坐标轴定为坐标轴i 的正方向。的正方向。A、0.5秒至秒至1秒时间内，电容器秒时间内，电容器C在充电在充电B、0.5秒至秒至1秒时间内，电容器秒时间内，电容器C的上板带正电的上板带正电C、1秒至秒至1.5秒时间内，磁感应强度增大秒时间内

22、，磁感应强度增大 D、1秒至秒至1.5秒时间内，磁场能正在转变电场能秒时间内，磁场能正在转变电场能ACAC 例题例题1：如图所示的如图所示的LC振荡电路正处在振荡过振荡电路正处在振荡过程中，某时刻程中，某时刻L中的磁场和中的磁场和C中的电场如图所示，中的电场如图所示，可知可知()A、电容器中的电场强度正在增大、电容器中的电场强度正在增大B、线圈中磁感强度正在增大、线圈中磁感强度正在增大C、该时刻电容器带电量最多、该时刻电容器带电量最多D、该时刻振荡电流达最大值、该时刻振荡电流达最大值 答案：答案：ACL课堂练习：课堂练习：1、LC振荡电路中某时的状态如振荡电路中某时的状态如图，试作出图，试作出 qt 和和it 图线。图线。+-qtqtitit