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1、14.2电磁振荡教学目标：1.知道什么是LC振荡电路和振荡电流.2.知道LC回路中振荡电流的产生过程.3.知道产生电磁振荡过程中，LC振荡电路中的能量转换情况，知道振荡电路中能量损失的途径以及得到等幅振荡的方法.4.知道什么是电磁振荡的周期和频率，了解LC回路的周期和频率公式.重点：知道什么是LC振荡电路和振荡电流，振荡电流的产生过程.难点：知道振荡电路中能量损失的途径以及得到等幅振荡的方法.进行新课：导入：我们之前学过电容器，也学过电感器，以及电容器和电感器对交变电流的影响。请大家回顾一下，电容器和电感器各有什么作用？对交变电路的影响又有哪些特点？提示：电容器的作用：储存电荷，储存电场能；在
2、电路中有充、放电的作用。电感器的作用：能储存磁场能，在通过的电流发生变化时有自感的作用。电容器在交变电路中有通高频、阻低频的特点；电感器在交变电路中有通低频、阻高频的特点。一、电磁振荡电路的演变与构成1电磁振荡电路的演变与构成如图311甲所示，一个电流计与一个闭合线圈连接，一条形磁铁不断地插入和拔出线圈时，电流计的指针会不断地摆动，这说明电路中产生了大小和方向都不断变化的电流如果将电流计拿走，如图311乙所示，当条形磁铁不断地插入和拔出线圈时，电路中似乎不再有电流，但电路断开处的A、B两点间仍存在感应电动势，即A、B两点间仍存在变化的电势差图311振荡电路的演变：如果在A、B两点间接一个平行板
3、电容器，如图311丙所示，当条形磁铁不断地插入和拔出线圈时，在两板之间的空间内就会产生大小和方向不断变化的电场，即电容器在不断地进行充电、放电2振荡电流(1)振荡电流：上述实验中产生的大小和方向都做周期性变化的电流(2)振荡电路；能够产生振荡电流的电路(3)LC振荡电路：自感线圈L和电容器C组成的电路，LC振荡电路是一种最简单的振荡电路3振荡电流的变化规律LC回路产生的振荡电流是按正弦或余弦规律变化的二、电磁振荡过程中电场能和磁场能的转化在振荡电路产生振荡电流过程中，电容器极板上电荷、两极板间电压、电路中电流以及跟电荷有关的电场、与电流有关的磁场都发生周期性变化的现象叫电磁振荡现象在电磁振荡过
4、程电场能和磁场能同时发生周期性变化三、电磁振荡的周期和频率1电磁振荡的周期T电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间2电磁振荡的频率f1 s内完成周期性变化的次数3LC电路的周期(频率)公式周期、频率公式：T2，f，其中：周期T、频率f、自感系数L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)疑难分析一、电磁振荡中的电流i，极板间的电压u，极板上的电量q、电场能和磁场能之间的对应关系1用图象对应分析i、q的变化关系，如图312所示图312图3132板间电压u、电场能EE、磁场能EB随时间变化的图象，如图314所示图314u、EE规律与q-t图象相对应；EB规律与i-t图象相对应
5、3分类分析(1)同步关系在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的，即：qEEE(或qEEE)振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的，即：iBEB(或iBEB)(2)同步异变关系在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量q、E、EE与线圈中的三个物理量i、B、EB是同步异向变化的，即q、E、EE同时减小时，i、B、EB同时增大，且它们的变化是同步的，也即：q、E、EEi、B、EB.注意：自感电动势E的变化规律与q-t图象相对应二、关于电磁振荡的周期和频率1LC振荡电路的周期T和频率f只与自感系数L和电容C有关，与
6、其他因素无关T2，f.2C与正对面积S，板间距离d及介电常数r有关，即根据C判断，L与线圈匝数、粗细、有无铁芯、长度等因素有关3改变回路中电容器的电容和线圈的自感系数达到我们需要的振荡频率【特别提醒】周期T、频率f叫做LC回路的固有周期和固有频率；电场能和磁场能的变化周期是电磁振荡周期的一半，即T，频率则是电磁振荡频率的2倍，即f.如图315所示，某瞬间回路中电流方向如箭头所示，且此时电容器的极板A带正电荷，则该瞬间()图315A电流i正在增大，线圈L中的磁场也正在增大B电容器两极板间电压正在增大C电容器带电荷量正在减小D线圈中电流产生的磁感应强度正在增强【导析】将图中电流的方向与电容器极板上
7、的带电情况相结合，即可分析、判断出该振荡电路的振动状态【解析】图中标明电流方向为顺时针方向，且电容器上极板带正电，说明电容器正处于充电状态，电容器充电过程中，回路中电流减少，磁场能减少，电场能增多，电容器带电荷量正在增大，电压正在增大，线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在减弱，故只有B正确【答案】B本题易错选A、C、D，易把LC回路与电阻电路相混，误认为有电流就会做功，电场能减少，再由能量守恒定律可得磁场能增加. 1关于LC振荡电路中的振荡电流，下列说法中正确的是()A振荡电流最大时，电容器两极板间的电场强度最大B振荡电流为零时，线圈中自感电动势为零C振荡电流增大的过程中，线圈中的磁场能转化成
8、电场能D振荡电流减小的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能【解析】振荡电流最大时，处于电容器放电结束瞬间，场强为零，A错；振荡电流为零时，LC回路振荡电流改变方向，这时的电流变化最快，电流的变化率最大，线圈中自感电动势最大，B错；振荡电流增大时，线圈中电场能转化为磁场能，C错；振荡电流减小时，线圈中磁场能转化为电场能，D对【答案】D如图316所示是一个振荡电路中的电流的变化图线，根据图线可判断()图316At1时刻电感线圈两端电压最大Bt2时刻电容器两极板间电压为零Ct1时刻电路中只有电场能Dt1时刻电容器带电荷量为零【导析】看清纵坐标所代表的物理量，根据电磁振荡过程中物理量的“同步同向变化”规
9、律或“同步异向变化”规律进行分析【解析】由图象可知，计时开始时，电容器两极板带电荷量最大，电流为零，电容器放电开始，根据电流随时间变化规律，可以在图中画出qt图(如图虚线表示)，由图象分析可知：t1时刻，电容器上电荷量为零，电势差为零，电场能为零，故D对，A、C错；t2时刻电容器电荷量最大，两板间电势差最大，B错故选D.【答案】D分析it图象时，画出对应的qt图象，并注意到i与B、EB变化规律一致，q与E、EE、U变化规律一致，可起到事半功倍的效果. 2如图317所示电路中，L是电阻不计的电感器，C是电容器，闭合开关S，待电路达到稳定状态后，再打开开关S，LC电路中将产生电磁振荡如果规定电感L
10、中的电流方向从a到b为正，打开开关的时刻为t0时刻，那么图317中能正确表示电感中的电流i随时间t变化规律的是()图317【解析】本题应从下面几个方面考虑：(1)S断开前，ab段短路，电容器不带电(2)S断开时，ab中产生自感电动势，阻碍电流减小，同时，电容器C充电，此时电流正向最大(3)给电容器C充电的过程中，电容器的电荷量最大时，ab中电流减为零，此后LC发生电磁振荡，形成交变电流【答案】C在LC回路中，电容器充电后向线圈放电发生电磁振荡时，若将电容器两板间距离增大，则振荡过程中()A电容器两板间最大电压变大B振荡电流的最大值变大C振荡电流的频率变大D电容器所带电荷量最大值变大【导析】直接
11、利用周期或频率公式分析、判断【解析】在LC回路中，电容器充电后向线圈放电发生电磁振荡时，若将电容器两板间距离增大，则其电容减小，由电磁振荡周期公式T2 得频率为f，振荡电流的频率变大，电容器极板上所带的最大电荷量总是等于充电时的电荷量，保持不变，根据U知，电容减小时，两极板上的最大电压Um变大因为LC回路的振荡频率增大，振荡周期变小，而极板上所带最大电荷量不变，所以在T内振荡电流的平均值增大，因为正弦式交变电流最大电流和平均电流有确定的对应关系，所以振荡电流的最大值也变大，故A、B、C选项正确、D错误故选ABC.【答案】ABC熟记电磁振荡的周期或频率公式，知道影响电感L和电容C的诸多因素. 课
12、堂练习1LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图318所示，则下列说法正确的是()图318A若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电B若电容器正在充电，则电容器下极板带正电C若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大D若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大【解析】该题考查各物理量发生变化的判断方法由电流的磁场方向和安培定则可判断振荡电流方向，由于题目中未标明电容器两极板带电情况，可分两种情况讨论：(1)若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电阶段，电流增大，则C对A错；(2)若该时刻电容器下极板带正电，可知电容器处于充电状态，电流在减小，则B对，由愣次定律可判定D对【答案】BCD2如图3
13、19所示，L是电阻不计的电感线圈，开关S闭合后电路中有稳定的电流，若t0时刻打开S切断电源，则电容器A板所带电荷Q随时间变化的图线应是图中的哪一个()图319【解析】该题考查对LC振荡电路中电量随时间变化规律的理解开关S闭合时线圈L中有电源提供的向下的电流，其电阻为零，故两端无电压，与其并接的电容器未被充电，断开开关S，线圈与电源及电阻器断开而与电容器C构成LC回路，线圈上原来的电源电流被切断，但由于自感，线圈上的电流不会立刻减弱为零，而要保持原来方向继续流动，并对电容器充电，这就使电容器A板带上负电荷并逐渐增多，当充电电流减为零时，电容器A板上的负电荷达到最大值此后电容器放电，B板上正电荷通
14、过线圈移至A板，放电完毕后，电荷减为零，接着又开始反方向的充电过程，A板上正电荷逐渐增多直至达最大，再放电电路中形成电磁振荡因此，电容器A板上电荷量随时间变化的图线是C.【答案】C3要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率，可采用的方法是()A增大电容器两极板的间距B升高电容器的充电电压C增加线圈的匝数D在线圈中插入铁芯【解析】该题考查决定振荡频率的因素振荡电流的频率由LC回路本身的特性决定，f.增大电容器两板间距，电容减小，振荡频率升高，A对；升高电容器的充电电压不能改变振荡电流的频率，B错；增加线圈匝数和插入铁芯，电感L都增大，频率降低，C、D错【答案】A4在LC回路产生电磁振荡的过程中，下列说法错误的是()A电容器放电完毕时刻，回路中电场能最小B回路中电流值最大时刻，回路中磁场能最大C电容器极板上电荷最多时，电场能最大D回路中电流值最小时，电场能最小【解析】在LC回路中电容器放电完毕时电容器所带电荷量为零电场能最小，电路中电流最大，磁场能最大，若电容器极板上带电荷量最多，电场能最大，因此A、B、C正确，D错误【答案】D作业：1.如图316所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯D正常发光，现突然断开S，并开始计时，画出反映电容器a极板上电荷量q随时间变化的图像(q为正值表示a极板带正电).图316
