高中人教物理選擇性必修二4.電磁振蕩（課件）同步備課

1、人教版2019版選擇性必修第二冊(cè)第四章 電磁振蕩與電磁波4.1電磁振蕩課堂引入 水波是由機(jī)械振動(dòng)形成的。一顆石子投入水面會(huì)激起一陣漣漪，但是要形成持續(xù)的水波，則需要不斷地?fù)舸蛩?。電視、廣播接收的是電磁波，要產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，需要持續(xù)變化的電流。怎樣才能產(chǎn)生這樣的電流呢？問題：？課堂引入 觀察振蕩電路中電壓的波形觀察 把線圈、電容器、電源和單刀雙擲開關(guān)按照?qǐng)D甲連成電路。把電壓傳感器（或示波器）的兩端連在電容器的兩個(gè)極板上。先把開關(guān)置于電源一側(cè)，為電容器充電；稍后再把開關(guān)置于線圈一側(cè)，使電容器通過線圈放電。觀察電腦顯示器（或示波器）顯示的電壓的波形。一、電磁振蕩的產(chǎn)生振蕩電流：大小和方向都做周期

2、性迅速變化的電流，叫作振蕩電流。振蕩電路：能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路。想一想與交流電有何區(qū)別？LC振蕩電路：當(dāng)開關(guān)置于線圈一側(cè)時(shí)，由電感線圈L和電容C組成的電路，就是最簡(jiǎn)單的振蕩電路，稱為L(zhǎng)C振蕩電路。一、電磁振蕩的產(chǎn)生電容器充放電和線圈的自感現(xiàn)象共同作用產(chǎn)生的電容器具有充、放電作用線圈具有自感作用 L + + + +CUCULLC電磁振蕩的產(chǎn)生原理一、電磁振蕩的產(chǎn)生電容器充電結(jié)束，兩極板電荷量最大。電容器開始放電，回路中電流從0開始逐漸增大。兩極板電荷量減少。自感線圈給電容器反向充電結(jié)束，回路中電流為0，兩極板電荷量最大。電容器開始放電，回路中電流開始逐漸增大，兩極板電荷量減少。自感線圈再次給電

3、容器反向充電結(jié)束，回路中電流為0，兩極板電荷量最大。LC電磁振蕩的產(chǎn)生過程一、電磁振蕩的產(chǎn)生LC振蕩電路電流的周期性變化電容器極板上電荷量的周期性變化一、電磁振蕩的產(chǎn)生1、LC電磁振蕩過程中幾個(gè)特殊時(shí)刻各參數(shù)的特征一、電磁振蕩的產(chǎn)生LC回路工作過程具有對(duì)稱性和周期性，可歸結(jié)為：(1)、兩個(gè)物理過程：放電過程：電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，q i充電過程：磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，q i(2)、兩個(gè)特殊狀態(tài)：充電完畢狀態(tài)：磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，電場(chǎng)能最大，磁場(chǎng)能最小放電完畢狀態(tài)：電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，磁場(chǎng)能最大，電場(chǎng)能最小2、LC電磁振蕩的特點(diǎn)：3、LC電磁振蕩的變化規(guī)律：一、電磁振蕩的產(chǎn)生(1)總能量守恒

4、電場(chǎng)能磁場(chǎng)能恒量(2)電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能交替轉(zhuǎn)化電場(chǎng)能磁場(chǎng)能充電磁感強(qiáng)度B電容器帶電量電路中電流同步變化同步變化步調(diào)相反兩極間場(chǎng)強(qiáng)E一、電磁振蕩的產(chǎn)生itotBot磁場(chǎng)能oqtoEto4、LC電磁振蕩過程中各參數(shù)的變化規(guī)律圖像電場(chǎng)能to 在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的過程中，電容器極板上的電荷、通過線圈的電流，以及跟電荷和電流相聯(lián)系的電場(chǎng)和磁場(chǎng)都發(fā)生周期性的變化，這種現(xiàn)象叫電磁振蕩。一、電磁振蕩的產(chǎn)生電磁振蕩 二、電磁振蕩中的能量變化阻尼振蕩和無阻尼振蕩 1無阻尼振蕩：在電磁振蕩中，如果沒有能量損失，振蕩電流的振幅保持不變，這種振蕩叫做無阻尼振蕩，也叫做等幅振蕩。 2阻尼振蕩：任何電磁振蕩電路中，總存在

5、能量損耗，使振蕩電流的振幅逐漸減小，這種振蕩叫做阻尼振蕩，或叫做減幅振蕩。 （1）振蕩電路中的能量損耗有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（產(chǎn)生焦耳熱），還有一部向外輻射出去而損失 （2）如果用振蕩器不斷地將電源的能量補(bǔ)充到振蕩電路中去，就可以保持等幅振蕩。三、電磁振蕩的周期和頻率1周期和頻率：電磁振蕩完成一次周期性變化所需的時(shí)間叫做周期，一秒鐘內(nèi)完成周期變化的次數(shù)叫做頻率。LC回路的周期和頻率：由回路本身的特性決定這種由振蕩回路本身特性所決定的振蕩周期（或頻率）叫做振蕩電路的固有周期（或固有頻率），簡(jiǎn)稱振蕩電路的周期（或頻率）。 2在一個(gè)周期內(nèi)，振蕩電流的方向改變兩次；電場(chǎng)能（或磁場(chǎng)能）完成兩次周期性變化。隨

6、堂思考與討論LC電路的周期（頻率）與哪些因素有關(guān)？ 電容較大時(shí)，電容器充電、放電的時(shí)間長(zhǎng)些還是短些？線圈的自感系數(shù)較大時(shí)，電容器充電、放電時(shí)間長(zhǎng)些還是短些？ 根據(jù)上面的討論結(jié)果，定性地講，LC電路的周期（頻率）與電容C、電感L的大小有什么關(guān)系？三、電磁振蕩的周期和頻率3、LC回路的周期和頻率公式 （1）式中各物理量T、L、C、f的單位分別是s、H、F、Hz（2）適當(dāng)?shù)剡x擇電容器和線圈，可使振蕩電路物周期和頻率符合我們的需要 T = f =課堂總結(jié)LC振蕩電路中的振蕩電流按正弦規(guī)律變化，電路的狀態(tài)與相應(yīng)的物理量對(duì)應(yīng).電磁振蕩分阻尼振蕩和無阻尼振蕩LC振蕩電路中電磁振蕩的固有周期回路的周期 固有頻

7、率 隨堂練習(xí)例1、（多選）對(duì)振蕩電路，下列說法正確的是（ ） B振蕩電路中，電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能的轉(zhuǎn)化周期為 A振蕩電路中、電容器充電或放電一次所用的時(shí)間為 C振蕩過程中，電容器極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化周期為 D振蕩過程中，線圈內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化周期為 隨堂練習(xí)【答案】：C D【解析】：在一個(gè)周期內(nèi)，電容器充電、放電各兩次，每次充電或放電所用的時(shí)間為振蕩周期的1/4電場(chǎng)能與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向無關(guān)，磁場(chǎng)能與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向無關(guān)，因此在電磁振蕩的一個(gè)周期內(nèi)各出現(xiàn)兩次最大值，即電場(chǎng)能或磁場(chǎng)能的變化周期為 電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電荷的變化周期跟電流的變化周期相同均為 隨堂練習(xí)例2、（多選）如圖所示的振蕩電路中，某時(shí)刻線圈中磁

8、場(chǎng)方向向上，且電路的電流正在增強(qiáng)則此時(shí) （ ）Aa點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)低B電容器兩極板間場(chǎng)強(qiáng)正在減小C電路中電場(chǎng)能正在增大D線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正在減小 ABD隨堂練習(xí)【答案】：A、B、D【解析】：因?yàn)殡娐分须娏髡谠鰪?qiáng)，所以電容器處于放電過程，極板上的電荷不斷減少，兩板間的場(chǎng)強(qiáng)正不斷減小，電場(chǎng)能也不斷減小，由安培定則可判斷斷得此時(shí)電容器放電的電流方向由b經(jīng)線圈到a，電容器的下板帶正電、上極帶負(fù)電，所以b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)，電流增大時(shí)，電流的變化率（磁通量的變化率）減小，所以線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)在減小隨堂練習(xí)例3、(多選)如圖所示電路中，電容器的電容為C，電感線圈的自感為L(zhǎng)，線圈的電阻忽略不計(jì)，原來開關(guān)S閉

9、合，現(xiàn)從開關(guān)S斷開的瞬間開始計(jì)時(shí)，以下說法正確的是( )At0時(shí)刻，電容器的左板帶負(fù)電，右板帶正電Bt時(shí)刻，線圈L的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大Ct時(shí)刻，通過線圈L的電流最大，方向向左Dt時(shí)刻，電容器C兩極板間電壓最大BD隨堂練習(xí)【答案】：B、D【解析】：沒斷開開關(guān)前，線圈與R串聯(lián)，由于線圈的電阻不計(jì)，所以線圈兩端的電壓為零，電容器兩極板上電荷量為零此時(shí)通過線圈的電流自右向左，當(dāng)斷開開關(guān)時(shí)，開始給電容器充電，電流逐漸減小，經(jīng)過個(gè)周期(t時(shí)刻)，充電電流減小到最小，此時(shí)電容器上電荷量最多(左板帶正電，右板帶負(fù)電)，線圈L的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大故選項(xiàng)A錯(cuò)，B正確隨后電容器放電，再經(jīng)過T(即t時(shí)刻)放電完畢，電流達(dá)到最大，從左向右通過線圈，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤隨后再充電，經(jīng)過T(即t時(shí)刻)，充電完畢，此時(shí)電容器上電荷量最多