電磁振蕩-課件

精品課件高中物理選擇性必修2第四章電磁振蕩與電磁波新人教版

電磁振蕩特級(jí)教師優(yōu)秀課件精選通過(guò)對(duì)電磁振蕩的實(shí)驗(yàn)觀察，體會(huì)LC電路中電荷、電場(chǎng)、

電流、磁場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程及電磁波的產(chǎn)生過(guò)程。

了解固有周期和固有頻率的公式，了解實(shí)際生產(chǎn)生活中調(diào)

節(jié)振蕩電路的頻率的基本方法。了解LC振蕩電流及其相關(guān)物理量的變化情況。教學(xué)目標(biāo)分析振蕩電流的產(chǎn)生過(guò)程。

理解振蕩電流的產(chǎn)生過(guò)程。

教學(xué)重點(diǎn)電磁振蕩過(guò)程中電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能的相互轉(zhuǎn)化規(guī)律。LC回路振蕩過(guò)程中電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的相互轉(zhuǎn)化規(guī)律。教學(xué)難點(diǎn)19世紀(jì)60年代，英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象成果的基礎(chǔ)上，提出：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)”，預(yù)言了電磁波的存在。20年后德國(guó)物理學(xué)家赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，此后電磁波廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。麥克斯韋赫茲衛(wèi)星通過(guò)接收和發(fā)送電磁波傳送聲音、圖象等信息。不同種類(lèi)的衛(wèi)星可以做軍事偵察、探測(cè)礦藏、預(yù)報(bào)天氣天文觀測(cè)等，其用途不勝枚舉。軍事雷達(dá)通過(guò)接收和發(fā)送電磁波獲取軍事情報(bào)傳達(dá)命令，瞬息萬(wàn)里。真可謂“運(yùn)籌帷幄之中，決勝于千里之外?！边@是太陽(yáng)在電磁波紫外線波段的照片。用來(lái)研究太陽(yáng)的活動(dòng)。今天，電磁波與人們的生活息息相關(guān)，它的發(fā)現(xiàn)使人類(lèi)的信息

傳遞發(fā)生了巨大的變革，在科技、軍事、生活、等各個(gè)領(lǐng)域都

有廣泛的應(yīng)用。沒(méi)有人能想到?jīng)]有電磁波的世界會(huì)變成怎么樣。要產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，需要變化的電磁場(chǎng)；要產(chǎn)生變化的電磁場(chǎng)，需要變化的電流。如何得到？演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：電流表的指針左右擺動(dòng)。結(jié)論：這表明電路中產(chǎn)生了大小和方向做周期性變化的電流。了解振蕩電路的結(jié)構(gòu)。

初步了解電磁振蕩中的各階段電容、電壓、電量、電流的

變化。振蕩電路振蕩電流：這種電路產(chǎn)生大小和方向都做周期性變化的電流，叫做振蕩電流。振蕩電路：能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路，叫做振蕩電路。由自感線圈L和電容器C組成的振蕩電路叫做LC振蕩電路。它是最簡(jiǎn)單的振蕩電路。理想的LC振蕩電路：只考慮電感、電容的作用，而忽略能量損耗。振蕩電路用示波器觀察LC振蕩回路的振蕩電流示波器：用來(lái)觀察電路中電信號(hào)波形的儀器。自感線圈：通電后里面形成磁場(chǎng)儲(chǔ)存了磁場(chǎng)能。電容器：充電后儲(chǔ)

存電荷，上下極板

間儲(chǔ)存了電場(chǎng)形式

的電場(chǎng)能。LC回路產(chǎn)生的振蕩電流按正弦規(guī)律變化。振蕩電路我們做實(shí)驗(yàn)?zāi)苡^察到電流表的指針左右擺動(dòng)，表明這個(gè)電路中振蕩電流的頻率是很低的。由LC回路產(chǎn)生的振蕩電流也是一種交變電流，只是它的頻率比照明用交變電流的頻率高得多。在無(wú)線電技術(shù)中實(shí)際使用的振蕩電流，頻率很高。這種大電感和大電容組成的LC回路僅供演示，不能實(shí)用。振蕩電路LC振蕩電路的振蕩電流產(chǎn)生過(guò)程產(chǎn)生振蕩電流的過(guò)程

中，電容器極板上的

電荷q，通過(guò)線圈的電

流i，發(fā)生周期性變化。放電充電反向振蕩電路+----++++----+++qi+----+++iq+----+++放電qiiq充電周期性的變化LC振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的物理原因是什么？LC振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的物理原因是電容器的充放電作用和線圈的自感作用。振蕩電路正向放電正向充電反向放電反向充電在充放電過(guò)程中，電路中的電流和電壓隨時(shí)間分別是如何變化的呢？+----+++++++----+++++--------+++++----+++掌握振蕩電路的電流隨時(shí)間關(guān)系。掌握振蕩電路中電量隨時(shí)間變化關(guān)系。掌握振蕩電路中電量隨時(shí)間變化關(guān)系。

振蕩電路的電壓和電流關(guān)系t=00～T/40～T/40～T/4t=T/4振蕩電路中的充放電曲線++++----+++---++--+-B(T)T/4～T/2振蕩電路中的充放電曲線+-++--+++---++++----T/4～T/2T/4～T/2t=T/2振蕩電路中的充放電曲線+++---T/2～3T/4++--T/2～3T/4T/2～3T/4+-t=T/4振蕩電路中的充放電曲線++++----+++---++--+-3T/4～T3T/4～T3T/4～Tt=TLC振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的物理實(shí)質(zhì)是電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的周期性轉(zhuǎn)換。振蕩電路中的充放電曲線時(shí)間t電量q電流I電場(chǎng)能磁場(chǎng)能t=0t=T/4t=T/2t=3T/4t=T最大最大最大最大最大零零零零零最大最大最大最大最大零零零零零振蕩電路中的充放電曲線正向

放電正向

充電反向

放電反向

充電說(shuō)明：①電容器儲(chǔ)存的電荷應(yīng)在上下極板內(nèi)部。②電容器極板電荷的減少、電路中電流的增加線圈中磁場(chǎng)的增強(qiáng)應(yīng)是同步的。振蕩電路中的充放電曲線振蕩電路中的能量分析LC++--LC+-放電：充電：用電器電源用電器電場(chǎng)能磁場(chǎng)能磁場(chǎng)能電場(chǎng)能振蕩電路中的能量分析整個(gè)過(guò)程中，電磁振蕩：在振蕩電路里產(chǎn)生振蕩電流的過(guò)程中，電容器極板上的電荷q，通過(guò)線圈的電流i，以及跟電流和電荷相聯(lián)系的磁場(chǎng)B和電場(chǎng)E等都發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象，叫做電磁振蕩。電磁振蕩電磁振蕩的特點(diǎn)：LC回路工作過(guò)程具有周期性，可歸結(jié)為：①兩個(gè)物理過(guò)程：放電過(guò)程：q↓→i↑，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能充電過(guò)程：q↑→i↓，磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能②兩個(gè)特殊狀態(tài)：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)能最小為零。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)能最小為零。電磁振蕩注意：①電磁振蕩過(guò)程中總能量守恒：電場(chǎng)能＋磁場(chǎng)能＝恒量②電磁振蕩過(guò)程中，電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能交替轉(zhuǎn)化。電場(chǎng)能↓↑電場(chǎng)強(qiáng)度E↓↑電容器帶電量q↓↑電路中電流i↑↓磁感應(yīng)強(qiáng)度B↑↓磁場(chǎng)能↑↓電容器電量最大時(shí)，電流為零電磁振蕩此圖正處充電過(guò)程還是放電過(guò)程？放電充放電過(guò)程的判斷此圖是處充電過(guò)程，則電容器上極板帶正電還是負(fù)電？正電充放電過(guò)程的判斷在LC振蕩電路中，當(dāng)電容器上電量最大（充電完畢）的瞬間

（

）A、電場(chǎng)能正在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化B、磁場(chǎng)能正在向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化C、電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化剛好完畢D、磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化剛好完畢充放電過(guò)程的判斷D判斷LC回路處于充電過(guò)程還是放電過(guò)程的方法放電過(guò)程的特點(diǎn)：電流流出帶正電的極板，電量減小，電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，電場(chǎng)能減少，電流增大，磁場(chǎng)能增加。充電過(guò)程的特點(diǎn)：電流流向帶正極板，電量增加，磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，電場(chǎng)能增加，電流減小，磁場(chǎng)能減少。根據(jù)充放電過(guò)程的特點(diǎn)來(lái)判斷充放電過(guò)程的判斷電磁振蕩與機(jī)械振動(dòng)的類(lèi)比單擺振蕩電路機(jī)械振動(dòng)和電磁振蕩

機(jī)械振動(dòng)和電磁振蕩

電磁振蕩與機(jī)械振動(dòng)的類(lèi)比單擺振蕩電路機(jī)械振動(dòng)和電磁振蕩有本質(zhì)的不同，但它們具有共同的變化

規(guī)律：機(jī)械振動(dòng)和電磁振蕩機(jī)械振動(dòng)位移x（或

加速度a）速度v勢(shì)能動(dòng)能電磁振蕩帶電量q

（或U、E）電流i（或B）電場(chǎng)能磁場(chǎng)能無(wú)阻尼振蕩：在電磁振蕩中，如果沒(méi)有能量損失，振蕩應(yīng)該永遠(yuǎn)持續(xù)下去，

振蕩電流的振幅應(yīng)該永遠(yuǎn)保持不變，這種振蕩叫做無(wú)阻尼振蕩，

也叫做等幅振蕩。阻尼振蕩和無(wú)阻尼振蕩阻尼振蕩：

振蕩電路中若有能量損耗，振蕩電流的振幅要逐漸減小，直到最后停止振蕩，這種振蕩叫阻尼振蕩，或叫做減幅振蕩。任何電磁振蕩電路中，總存在能量損耗。阻尼振蕩和無(wú)阻尼振蕩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。阻尼振蕩：無(wú)阻尼振蕩：阻尼振蕩和無(wú)阻尼振蕩小結(jié)磁場(chǎng)能（零）電場(chǎng)能（最大）電量（最大）電流（零）磁場(chǎng)能（最大）電場(chǎng)能（零）電量（零）電流（最大）磁場(chǎng)能（最大）電場(chǎng)能（零）電量（零）電流（最大）磁場(chǎng)能（零）電場(chǎng)能（最大）電量（最大）電流（零）0～T/4T/4～T/23T/4～T/23T/4～T電磁振蕩與簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)有很多相似之處，它們的運(yùn)動(dòng)都有周期性。我們知道自由振動(dòng)的周期只與振動(dòng)系統(tǒng)本身的特性有關(guān)。那么電磁振蕩的周期或頻率是由什么因素決定的呢？理解振蕩電路中電感和電容的作用。掌握LC振蕩電路的周期和頻率公式。電磁振蕩的周期和頻率周期和頻率：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(chēng)振蕩電路的周期（或

頻率）。電磁振蕩的周期和頻率

在一個(gè)周期內(nèi)，振蕩電流的方向改變幾次，電場(chǎng)能完成幾次

周期性變化？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。電磁振蕩的周期和頻率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？電容越大，電容器容納電荷就越多，充電和放電所需的時(shí)間

就越長(zhǎng)，因此周期越長(zhǎng)，頻率越低；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？自感越大，線圈阻礙電流變化的作用就越大，使電流的變化越緩慢，因此周期越長(zhǎng)，頻率越低電磁振蕩的周期和頻率演示實(shí)驗(yàn)：振蕩電路的頻率變大電容C越大，周期T越大電磁振蕩的周期和頻率演示實(shí)驗(yàn)：振蕩電路的頻率變大自感系數(shù)L越大，周期T越大電磁振蕩的周期和頻率大量實(shí)驗(yàn)表明：①電容增大時(shí)，周期變長(zhǎng)（頻率變低）；LC回路的周期和頻率只與電容C和自感L有關(guān)，跟電容器的帶電多少和回路電