信息加工與表達

2.電磁振蕩(diàncízhèndànɡ)第一頁，共19頁。2.電磁振蕩(diàncízhèndànɡ)第一頁，共1.知道什么是LC振蕩電路和振蕩電流。2.知道LC電路中振蕩電流的產(chǎn)生過程及相關物理量的變化情況。3.知道產(chǎn)生電磁振蕩過程中,LC振蕩電路中的能量轉(zhuǎn)換情況,知道振蕩電路中能量損失的途徑以及得到等幅振蕩的方法。4.知道什么是電磁振蕩的周期和頻率,了解(liǎojiě)LC電路的周期和頻率公式。第二頁，共19頁。1.知道什么是LC振蕩電路和振蕩電流。第二頁，共19頁。121.電磁振蕩的產(chǎn)生(1)振蕩電流:大小和方向都隨時間做周期性迅速變化的電流,叫作振蕩電流。(2)振蕩電路:能產(chǎn)生振蕩電流的電路叫作振蕩電路。由線圈L和電容器C組成的電路是最簡單的振蕩電路,稱為LC回路。(3)振蕩過程:如圖所示,將開關S擲向1,先給電容器充電,再將開關擲向2,從此時(cǐshí)起,電容器要對線圈放電。第三頁，共19頁。121.電磁振蕩的產(chǎn)生第三頁，共19頁。12①放電過程:由于線圈的自感作用,放電電流不能立刻達到最大值,由0逐漸增大,同時電容器極板上的電荷減少。放電完畢時,極板上的電荷為零,放電電流達到最大。該過程電容器儲存的電場能轉(zhuǎn)化為線圈的磁場能。②充電過程:電容器放電完畢,由于線圈的自感作用,電流并不會立刻消失,而要保持原來的方向繼續(xù)流動,并逐漸減小,電容器開始反向充電,極板上的電荷逐漸增加,當電流減小到零時,充電結(jié)束,極板上的電荷量達到最大。該過程線圈中的磁場能又轉(zhuǎn)化為電容器的電場能。此后(cǐhòu)電容器再放電、再充電,周而復始,于是電路中就有了周期性變化的振蕩電流。第四頁，共19頁。12①放電過程:由于線圈的自感作用,放電電流不能立刻達到最大12(4)電磁振蕩的分類①無阻尼振蕩:在電磁振蕩中,如果沒有能量損失,振蕩將永遠(yǒngyuǎn)持續(xù)下去,振蕩電流的振幅永遠(yǒngyuǎn)保持不變。這種振蕩叫作無阻尼振蕩。②阻尼振蕩:由于電路中有電阻,電路中的能量有一部分要轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,還有一部分能量以電磁波的形式輻射到周圍空間去了,這樣,振蕩電路中的能量逐漸損耗,振蕩電流的振幅逐漸減小,直到停止振蕩。這種振蕩叫作阻尼振蕩。第五頁，共19頁。12(4)電磁振蕩的分類第五頁，共19頁。122.電磁振蕩(diàncízhèndànɡ)的周期和頻率(1)電磁振蕩(diàncízhèndànɡ)的周期:電磁振蕩(diàncízhèndànɡ)完成一次周期性變化需要的時間叫作周期。(2)電磁振蕩(diàncízhèndànɡ)的頻率:單位時間內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)叫作頻率。如果振蕩電路沒有能量損失,也不受外界影響,這時的周期和頻率分別叫作固有周期和固有頻率。第六頁，共19頁。122.電磁振蕩(diàncízhèndànɡ)的周期一二一、電磁振蕩過程中各物理量的變化情況給LC電路提供能量后,利用電容器的充放電和線圈產(chǎn)生自感的作用,使LC電路中產(chǎn)生電流,同時電容器極板上電荷量q及與q相關聯(lián)的電場(E,U,EE),通電線圈的電流i及與i相關聯(lián)的磁場(B,EB)都發(fā)生(fāshēng)周期性變化的現(xiàn)象,稱電磁振蕩。其中,產(chǎn)生的大小和方向都周期性變化的電流稱振蕩電流。產(chǎn)生振蕩電流的電路稱振蕩電路。最簡單的振蕩電路是LC振蕩電路。第七頁，共19頁。一二一、電磁振蕩過程中各物理量的變化情況第七頁，共19頁。一二1.各物理量變化(biànhuà)情況一覽表第八頁，共19頁。一二1.各物理量變化(biànhuà)情況一覽表第八頁，共一二第九頁，共19頁。一二第九頁，共19頁。一二2.振蕩電流(diànliú)、極板帶的電荷量隨時間的變化圖象,如圖所示特別警示電磁振蕩過程中磁場能與電流(diànliú)i對應,電場能與所帶電荷量q對應,在等幅振蕩中,磁場能與電場能的總量保持不變。第十頁，共19頁。一二2.振蕩電流(diànliú)、極板帶的電荷量隨時間的變一二二、LC電路中各量間的變化規(guī)律及對應(duìyìng)關系1.同步同變關系。在LC電路發(fā)生電磁振蕩的過程中,電容器上的物理量:所帶電荷量q、電場強度E、電場能EE是同步同向變化的,即q↓—E↓—EE↓(或q↑—E↑—EE↑)。振蕩線圈上的物理量:振蕩電流i、磁感應強度B、磁場能EB也是同步同向變化的,即i↓—B↓—EB↓(或i↑—B↑—EB↑)。第十一頁，共19頁。一二二、LC電路中各量間的變化規(guī)律及對應(duìyìng)關一二2.同步異變關系。在LC電路產(chǎn)生電磁振蕩的過程中,電容器上的三個物理量q、E、EE與線圈中的三個物理量i、B、EB是同步異向變化的,即q、E、EE同時(tóngshí)減小時,i、B、EB同時(tóngshí)增大,且它們是同步的,也即q、E、EE↑i、B、EB↓。3.物理量的等式關系。第十二頁，共19頁。一二2.同步異變關系。第十二頁，共19頁。一二4.極值、圖象的對應關系。如圖所示,i=0時,q最大,E最大,EE最大,E自(E自為自感電動勢)最大。q=0時,i最大,B最大,EB最大,E自=0。對于電場E與磁場B以及電場能EE與磁場能EB隨時間(shíjiān)變化的圖象也有這樣的對應關系。圖象能更直觀地反映同步異變關系和極值對應關系。第十三頁，共19頁。一二4.極值、圖象的對應關系。第十三頁，共19頁。一二特別警示判斷LC電路處于放電過程還是充電過程的方法:當電流流向帶正電的極板,電荷量增加,磁場(cíchǎng)能向電場能轉(zhuǎn)化,電場能增加,電流減小,磁場(cíchǎng)能減少,處于充電過程;當電流流出帶正電的極板,電荷量減少,電場能向磁場(cíchǎng)能轉(zhuǎn)化,電場能減少,電流增大,磁場(cíchǎng)能增加,處于放電過程。第十四頁，共19頁。一二特別警示判斷LC電路處于放電過程還是充電過程的方法:當電類型(lèixíng)一類型(lèixíng)二LC振蕩(zhèndàng)電路的振蕩(zhèndàng)過程【例1】

在LC電路產(chǎn)生電磁振蕩的過程中,下列說法正確的是(

)A.電容器放電完畢時刻,回路中磁場能最小B.回路中電流值最大時刻,回路中磁場能最大C.電容器極板上電荷最多時,電場能最大D.回路中電流值最小時刻,電場能最小點撥：熟悉電磁振蕩過程中相關物理量的變化規(guī)律是分析此類問題的關鍵。解析：電容器放電完畢時,q=0,但此時i最大,所以磁場能最大,則A項錯誤;電流最小i=0時,q最多,極板間電場最強,電場能最大,則D項錯誤;同理分析,選項B、C正確。答案：BC第十五頁，共19頁。類型(lèixíng)一類型(lèixíng)二LC振蕩(z類型(lèixíng)一類型(lèixíng)二題后反思q決定了電容器極板(jíbǎn)間的電場強弱和電場能的大小,i決定了線圈中磁場強弱和磁場能的大小。因為電荷總量恒定,所以當q=qmax時,i=0;當i=imax時,q=0,從另一方面看:電容器充電時,q↑→i↓;放電時q↓→i↑。關鍵是分析q或i的變化,只要能確定一個量值的變化情況,就能分析出另一個量值的變化。第十六頁，共19頁。類型(lèixíng)一類型(lèixíng)二題后反思q決類型(lèixíng)一類型(lèixíng)二決定振蕩頻率(pínlǜ)的因素【例2】

為了增大LC振蕩電路的固有頻率,下列辦法可采取的是(

)A.增大電容器兩極板的正對面積并在線圈中放入鐵芯B.減小電容器兩極板的距離并增加線圈的匝數(shù)C.減小電容器兩極板的距離并在線圈中放入鐵芯D.減小電容器兩極板的正對面積并減少線圈的匝數(shù)第十七頁，共19頁。類型(lèixíng)一類型(lèixíng)二決定振蕩頻率類型(lèixíng)一類型(lèixíng)二第十八頁，共19頁。類型(lèixíng)一類型(lèixíng)二第十八頁，共類型(lèixíng)一類型