電磁振蕩（課件）高二物理（粵教版2019選擇性）

4.1電磁振蕩新粵教版（2019）高中物理選擇性必修第二冊

第四章新課引入

正弦式交變電流的大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化，它的波形圖與單擺振動(dòng)的位移-時(shí)間圖像很相似，電磁學(xué)中是否也有類似的單擺振動(dòng)的規(guī)律呢？

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妗?/p>

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？新課引入發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，A、B間產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢【思考問題】（1）如圖（b）所示，把電流計(jì)拿走，當(dāng)一條形磁鐵不斷插入和拔出線圈時(shí)。電路斷開處的A、B兩點(diǎn)間有電壓嗎？

情境：如圖（a）所示，一個(gè)電流計(jì)與一個(gè)閉合線圈連接。當(dāng)一條形磁鐵不斷插入和拔出線圈時(shí)，電流表的指針會(huì)不斷擺動(dòng)。振蕩電流的產(chǎn)生

兩板之間會(huì)產(chǎn)生大小和方向不斷變化的電場，電容器在不斷地進(jìn)行充、放電（2）如圖（c）所示，在A、B兩點(diǎn)間接入一個(gè)平行板電容器，當(dāng)條形磁鐵不斷插入和拔出線圈時(shí)，電容器會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？

情境：如圖（a）所示，一個(gè)電流計(jì)與一個(gè)閉合線圈連接。當(dāng)一條形磁鐵不斷插入和拔出線圈時(shí)，電流表的指針會(huì)不斷擺動(dòng)。振蕩電流的產(chǎn)生（3）如圖（d）所示，如果將一個(gè)充滿了電的電容器與線圈連接，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？

情境：如圖（a）所示，一個(gè)電流計(jì)與一個(gè)閉合線圈連接。當(dāng)一條形磁鐵不斷插入和拔出線圈時(shí)，電流表的指針會(huì)不斷擺動(dòng)。振蕩電流的產(chǎn)生振蕩電流的產(chǎn)生

1、振蕩電流的定義：大小和方向都做周期性變化的電流。振蕩電流是一種頻率很高的交變電流。

2、振蕩電路：能產(chǎn)生振蕩電流的電路。

3、LC振蕩電路：由線圈和電容器組成的電路是最基本的振蕩電路。

在如左圖所示的電路中，先將開關(guān)S扳到a處，此時(shí)電容器開始充電，觀察電流計(jì)指針是否會(huì)擺動(dòng)。再將開關(guān)S扳到b處，觀察電流計(jì)指針是否會(huì)擺動(dòng)以及如何擺動(dòng)。

將電流計(jì)換成示波器，觀察示波器中顯示的圖像(如右圖所示），圖像呈現(xiàn)怎樣的規(guī)律？1.某一電容器電容為C,電壓為U，該電容器儲(chǔ)存的電場能是多少？2.某一電感自感系數(shù)為L,電流為i，該電感儲(chǔ)存的磁場能是多少？3.前面的實(shí)驗(yàn)中，我們看到電流的變化，整個(gè)過程中，能量是如何變化的呢，？電磁振蕩中能量的轉(zhuǎn)化

電磁振蕩與機(jī)械振動(dòng)雖然有著本質(zhì)的不同，但它們還是具有一些共同的特點(diǎn)。在機(jī)械振動(dòng)中，例如在單擺的振動(dòng)中，位移x、速度v、加速度a這幾個(gè)物理量周期性地變化。在電磁振蕩中，電荷量q、電流i、電場強(qiáng)度E、磁感應(yīng)強(qiáng)度B這幾個(gè)物理量也在周期性地變化。

新課講授電磁振蕩中能量的轉(zhuǎn)化

在機(jī)械振動(dòng)中，動(dòng)能與勢能周期性地相互轉(zhuǎn)化。那么，在電磁振蕩中，能量是如何轉(zhuǎn)化的?新課講授q最大，u最大i最小，B最小q最小，u最小i最大，B最大q最大，u最大i最小，B最小q最小，u最小i最大，B最大q最大，u最大i最小，B最小放電反向充電反向放電充電電場能向磁場能轉(zhuǎn)化磁場能向電場能轉(zhuǎn)化電場能向磁場能轉(zhuǎn)化磁場能向電場能轉(zhuǎn)化下擺重力勢能能向動(dòng)能轉(zhuǎn)化上擺動(dòng)能能向重力勢能轉(zhuǎn)化下擺重力勢能能向動(dòng)能轉(zhuǎn)化上擺動(dòng)能能向重力勢能轉(zhuǎn)化周而復(fù)始新課講授電磁振蕩中能量的轉(zhuǎn)化

電場能相當(dāng)于擺球的勢能

磁場能相當(dāng)于擺球的動(dòng)能新課講授新課講授電磁振蕩中能量的轉(zhuǎn)化電路中電流的變化過程：新課講授新課講授電磁振蕩中能量的轉(zhuǎn)化電容器所帶電量的變化過程：

1、電磁振蕩的周期：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時(shí)間叫作周期。

2、電磁振蕩的頻率：在一段時(shí)間內(nèi)做周期性變化的次數(shù)與所用時(shí)間之比。新課講授新課講授電磁振蕩的周期和頻率

【思考問題】電容較大時(shí)，電容器充電、放電的時(shí)間會(huì)長些還是短些？線圈的自感系數(shù)較大時(shí)，電容器充電、放電的時(shí)間會(huì)長些還是短些？根據(jù)討論結(jié)果，定性分析LC電路的周期（頻率）與電容C、電感L的關(guān)系。

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，因此周期越長，頻率越低；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，頻率越低。新課講授新課講授電磁振蕩的周期和頻率②改變周期的方法L：線圈的大小、形狀、匝數(shù)、鐵芯。新課講授理論分析表明，LC電路的周期T與電感L、電容C的關(guān)系是①式中各物理量T、L、C、f的單位分別是s、H、F、Hz。

注意：在一個(gè)周期內(nèi)，振蕩電流的方向改變兩次；電場能（或磁場能）完成兩次周期性變化。新課講授新課講授電磁振蕩的周期和頻率1.振蕩電流：大小和方向都做周期性迅速變化的電流2.振蕩電路：能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路。3.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，就是最簡單的振蕩電路。4.電磁振蕩：在整個(gè)過程中，電路中的電流i、電荷量q、電場強(qiáng)度E、磁感應(yīng)強(qiáng)度B，都在周期性地變化著。5.電磁振蕩的周期和頻率課堂小結(jié)1.如圖為LC振蕩電路，某時(shí)刻，電容器上極板帶正電，線圈中電流產(chǎn)生的磁場方向向上，此時(shí)刻下列說法中正確的是（）

A．電容器正在充電

B．電感線圈中的磁場能正在增加

C．電感線圈中的電流正在減小

D．該時(shí)刻自感電動(dòng)勢正在阻礙電流減小B練習(xí)2.如圖所示為LC回路中電流i隨時(shí)間t變化的圖像，可知(

)A.在t1時(shí)刻，電路中的電場能最大B.在t1到t2，電容器極板上的電荷逐漸減少C.從t2到t3，電容器放電D.在t2時(shí)刻，線圈中磁場能最小CD練習(xí)3.振蕩電路在測量、自動(dòng)控制、無線電通訊及遙控等許多領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。在如圖甲所示LC振蕩電路中，電容器C極板上的電荷量隨時(shí)間變化的圖線如圖乙所示，則在1×10－6s～2×10－6s內(nèi)，下列說法正確的是(

)BA.電容器C正在放電B.電容器C正在充電C.電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化D.回路中振蕩電流正在逐漸增大練習(xí)4.電磁波發(fā)射電路中的LC電磁振蕩電路如圖所示，某時(shí)刻電路中正形成圖示方向的電流，此時(shí)電容器的下極板帶正電，上極板帶負(fù)電，下列說法錯(cuò)誤的是（）B練習(xí)A．線圈中的磁場方向向上且電流正在變大B．電容器中的電場方向向上且極板間的電勢差正在變大C．若在線圈中插入鐵芯，則發(fā)射的電磁波頻率變小D．若減少電容器極板間的正對面積，則發(fā)射的電磁波波長變短6.甲、乙、丙、丁四個(gè)LC振蕩電路，某時(shí)刻振蕩電流i的方向如圖中箭頭所示。下列對各回路情況的