《新教材2023年秋高中物理第4章电磁振荡与电磁波1.电磁振荡课件新人教版选择性必修第二册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教材2023年秋高中物理第4章电磁振荡与电磁波1.电磁振荡课件新人教版选择性必修第二册（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章电磁振荡与电磁波1电磁振荡电磁振荡学学习习任任务务1通通过过实实验验，了了解解电电磁磁振振荡荡。知知道道LC振振荡荡电电路路中中电电荷荷、电电场场、电电流流、磁磁场场的的动动态态变变化化情情况况及及电电场场能能与与磁磁场场能能的的转转化化情情况况。知知道道电电磁磁振振荡荡的的周期与频率，会用其分析、解释有关的简单问题。周期与频率，会用其分析、解释有关的简单问题。2经经历历从从机机械械振振动动到到电电磁磁振振荡荡的的类类比比过过程程，体体会会类类比比推推理理的的方方法法。经经历历分分析析电电磁磁振振荡荡周周期期与与L、C关关系系的的过过程程，体体会会定定性性分分析析推推理理的的方方法。法。
2、3经经历历实实验验观观察察电电磁磁振振荡荡中中各各物物理理量量的的变变化化过过程程，体体会会实实验验在在物物理理观念形成过程中的作用观念形成过程中的作用。关键能力情境探究达成01知识点一电磁振荡的产生和能量变化知识点二电磁振荡的周期和频率知识点一知识点一电磁振荡电磁振荡的产生和能量变化的产生和能量变化1振荡电流振荡电流：大小和方向都做：大小和方向都做_迅速变化的电流。迅速变化的电流。2振荡电路振荡电路：产生：产生_的电路。的电路。3振荡过程振荡过程：如图所示，将开关：如图所示，将开关S掷向掷向1，先先给电容器充电，再将开关给电容器充电，再将开关S掷向掷向2，电容电容器器通过线圈放电通过线圈放电
3、。周期性周期性振荡电流振荡电流(1)放放电电过过程程：电电容容器器开开始始放放电电后后，由由于于线线圈圈的的_作作用用，放放电电电电流流不不能能立立刻刻达达到到最最大大值值，而而是是由由零零逐逐渐渐增增大大，同同时时电电容容器器极极板板上上的的电电荷荷逐逐渐渐_。放放电电完完毕毕时时，极极板板上上的的电电荷荷为为零零，放放电电电电流流达达到到_。该过程电容器储存的。该过程电容器储存的_转化为线圈的转化为线圈的_。自感自感减少减少最大最大电场能电场能磁场能磁场能(2)充充电电过过程程：电电容容器器放放电电完完毕毕时时，由由于于线线圈圈的的_作作用用，电电流流并并不不会会立立即即减减小小为为零零，
4、而而要要保保持持原原来来的的方方向向继继续续流流动动，并并逐逐渐渐减减小小。由由于于电电流流继继续续流流动动，电电容容器器_，电电容容器器两两极极板板带带上上与与原原来来相相反反的的电电荷荷，极极板板上上的的电电荷荷逐逐渐渐_，当当电电流流减减小小到到零零时时，充充电电结结束束，极极板板上上的的电电荷荷量量达达到到_。该该过过程程线线圈圈中中的的_又又转转化化为为电电容容器器的的_。此此后后电电容容器器再再放放电电、再再充充电电，周周而而复复始始，于于是是电电路路中中就就有有了周期性变化的振荡电流了周期性变化的振荡电流。自感自感充电充电增加增加最大最大磁场能磁场能电场能电场能(3)实实际际的的
5、LC振振荡荡是是阻阻尼尼振振荡荡：电电路路中中有有电电阻阻，振振荡荡电电流流通通过过时时会会有有_产产生生，另另外外还还会会有有一一部部分分能能量量以以_的的形形式式辐辐射射出出去去。如如果果要实现等幅振荡，必须有能量补充到电路中。要实现等幅振荡，必须有能量补充到电路中。提提醒醒(1)在在一一个个周周期期内内，充充电电、放放电电各各两两次次，振振荡荡电电流流的的方方向向改改变变两次；电场能两次；电场能(或磁场能或磁场能)完成两次周期性变化。完成两次周期性变化。(2)振荡电流的频率很高振荡电流的频率很高。内能内能电磁波电磁波如图所示，将开关如图所示，将开关S掷向掷向1，先给，先给电容器电容器充电
6、充电，再将开关掷向，再将开关掷向2，使电容器通过线圈放电。，使电容器通过线圈放电。问题问题电容器通过线圈放电过程中，线圈中的电容器通过线圈放电过程中，线圈中的电电流流怎样变化？电容器的电场能转化为什么形式的能？怎样变化？电容器的电场能转化为什么形式的能？提提示示：电电容容器器放放电电过过程程中中，线线圈圈中中的的电电流流逐逐渐渐增增大大，电电容容器器的的电电场场能转化为磁场能能转化为磁场能。1电磁振荡过程各物理量变化情况电磁振荡过程各物理量变化情况时刻时刻(时间时间)工作过程工作过程qEiB能量能量放电过程放电过程 qm0Em00im0BmE电电E磁磁充电过程充电过程 0qm0Emim0Bm0
7、E磁磁E电电放电过程放电过程 qm0Em00im0BmE电电E磁磁充电过程充电过程 0qm0Emim0Bm0E磁磁E电电2振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像(如图所示如图所示)3分类分析分类分析(1)同步关系同步关系在在LC振振荡荡回回路路发发生生电电磁磁振振荡荡的的过过程程中中，电电容容器器上上的的物物理理量量：电电荷荷量量q、电场强度、电场强度E、电场能、电场能E电电是同步变化的，即是同步变化的，即qEEE(或或qEE电电)。振振荡荡线线圈圈上上的的物物理理量量：振振荡荡电电流流i、磁磁感感应应强强度度B、磁磁场场能能EB也也是是同同步变化的，即步
8、变化的，即iBE磁磁(或或iBE磁磁)。(2)同步异变关系同步异变关系在在LC振振荡荡过过程程中中，电电容容器器上上的的三三个个物物理理量量q、E、E电电与与线线圈圈中中的的三三个个物物理理量量i、B、E磁磁是是同同步步异异向向变变化化的的，即即q、E、E电电同同时时减减小小时时，i、B、E磁磁同时增大，且它们的变化是同步的同时增大，且它们的变化是同步的。【典典例例1】(多多选选)如如图图所所示示，从从将将开开关关S由由b扳扳到到a开开始始计计时时，在在电电流振荡了半个周期时，电路中流振荡了半个周期时，电路中()A电容器电容器C里的电场强度最强，电场强度方向向上里的电场强度最强，电场强度方向向
9、上B线圈线圈L周围磁场最强周围磁场最强C线圈中的磁感应强度为零线圈中的磁感应强度为零D电流电流最大最大AC从从将将开开关关S由由b扳扳到到a开开始始计计时时，在在电电流流振振荡荡了了半半个个周周期期时时，电电容容器器处处于于反反向向充充电电完完毕毕的的时时刻刻，此此时时电电容容器器C里里的的电电场场强强度度最最强强，电电场场强强度度方方向向向向上上，故故A正正确确；电电容容器器充充电电完完毕毕，电电流流为为零零，线线圈圈L中的磁感应强度为零，周围磁场最弱，故中的磁感应强度为零，周围磁场最弱，故B、D错误，错误，C正确。正确。规律方法规律方法LC振荡电路充、放电过程的判断方法振荡电路充、放电过程
10、的判断方法(1)根根据据电电流流流流向向判判断断，当当电电流流流流向向带带正正电电的的极极板板时时，处处于于充充电电过过程程；反之，处于放电过程。反之，处于放电过程。(2)根根据据物物理理量量的的变变化化趋趋势势判判断断：当当电电容容器器所所带带电电荷荷量量q(U、E)增增大大时，处于充电过程；反之，处于放电过程。时，处于充电过程；反之，处于放电过程。(3)根据能量判断：电场能增加时，充电；磁场能增加时，放电根据能量判断：电场能增加时，充电；磁场能增加时，放电。跟进训练跟进训练1无无线线话话筒筒是是LC振振荡荡电电路路的的一一个个典典型型应应用用。在在LC振振荡荡电电路路中中，某某时时刻刻磁磁
11、场场方方向向如如图图所所示示，且且电电容容器器上上极极板板带带正正电电，下下列列说说法法正正确确的的是是()A电容器正在放电电容器正在放电B振荡电流正在减小振荡电流正在减小C电流流向沿电流流向沿a到到bD电场能正在向磁场能电场能正在向磁场能转化转化B由由题题图图可可知知，根根据据安安培培定定则则可可以以判判断断电电路路中中的的电电流流沿沿顺顺时时针针方方向向，此此时时电电容容器器正正在在充充电电，电电路路中中电电流流正正在在减减小小，磁磁场场能能在在向向电电场场能转化，故能转化，故B正确，正确，A、C、D错误。错误。知识知识点二点二电磁振荡电磁振荡的周期和频率的周期和频率提提醒醒LC电电路路的
12、的周周期期和和频频率率只只取取决决于于电电感感线线圈圈的的自自感感系系数数L和和电电容容器器的的电容电容C，与电容器所带电荷量、极板间电压及回路中的电流无关。，与电容器所带电荷量、极板间电压及回路中的电流无关。时间时间次数次数固有固有固有固有问问题题1如如图图所所示示的的电电路路，如如果果仅仅更更换换电电感感L更更大大的的线线圈圈，将将开开关关S掷掷向向1，先先给给电电容容器器充充电电，再再将将开开关关掷掷向向2，电电容容器器通通过过线线圈圈放放电电，线线圈圈因因自自感感现现象象产产生生的的自自感感电电动动势势是是否否更更大大？“阻阻碍碍”作作用用是是否否也也更大？由于延缓了振荡电流的变化，振
13、荡周期更大？由于延缓了振荡电流的变化，振荡周期T会怎样变化？会怎样变化？提提示示：自自感感电电动动势势更更大大，“阻阻碍碍”作作用用更大，周期变长。更大，周期变长。问问题题2如如果果仅仅更更换换电电容容C更更大大的的电电容容器器，将将开开关关S掷掷向向1，先先给给电电容容器器充充电电，电电容容器器的的带带电电荷荷量量是是否否增增大大？再再将将开开关关掷掷向向2，电电容容器器通通过过线圈放电，放电时间是否相应地变长？振荡周期线圈放电，放电时间是否相应地变长？振荡周期T是否变长？是否变长？提示：提示：带电荷量增大，放电时间变长，周期变长带电荷量增大，放电时间变长，周期变长。【典例【典例2】(多选多
14、选)要增大要增大LC振荡电路的频率，下列方法正确的是振荡电路的频率，下列方法正确的是()A将正对着的电容器的两个极板错开些将正对着的电容器的两个极板错开些B增大电容器的充电电荷量增大电容器的充电电荷量C减少自感线圈的匝数减少自感线圈的匝数D抽出自感线圈中的铁抽出自感线圈中的铁芯芯学习效果随堂评估自测021 12 23 34 41在在LC振振荡荡电电路路中中，当当电电容容器器充充电电完完毕毕尚尚未未开开始始放放电电时时，下下列列说说法法正正确确的是的是()A电容器中的电场最强电容器中的电场最强B电路里的磁场最强电路里的磁场最强C电场能已有一部分转化成磁场能电场能已有一部分转化成磁场能D磁场能已有
15、一部分转化成电场能磁场能已有一部分转化成电场能ALC振振荡荡电电路路电电容容器器充充电电完完毕毕，电电容容器器中中电电场场最最强强，磁磁场场最最弱弱，电电场场能和磁场能之间还没有发生转化，故能和磁场能之间还没有发生转化，故A正确。正确。1 12 23 34 42如如图图所所示示，某某瞬瞬间间回回路路中中电电流流方方向向如如箭箭头头所所示示，且且此此时时电电容容器器的的极板极板A带正电荷，则该瞬间带正电荷，则该瞬间()A电流电流i正在增大，线圈正在增大，线圈L中的磁场能也正在增大中的磁场能也正在增大B电容器两极板间的电压正在增大电容器两极板间的电压正在增大C电容器所带电荷量正在减小电容器所带电荷
16、量正在减小D线圈中电流产生的磁感应强度正在线圈中电流产生的磁感应强度正在增强增强1 12 23 34 4B根根据据电电流流方方向向可可知知电电容容器器正正处处于于充充电电状状态态，电电容容器器充充电电过过程程中中，回回路路中中电电流流减减小小，磁磁场场能能减减小小，电电场场能能增增大大，电电容容器器所所带带电电荷荷量量正正在在增增大大，电电压压正正在在增增大大，线线圈圈中中电电流流产产生生的的磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度正正在在减弱，故减弱，故B正确。正确。1 12 23 34 43如如图图所所示示是是LC振振荡荡电电路路中中振振荡荡电电流流与与时时间间的的关关系系图图线线，若若电电容容器器开开始始放电的时刻为放电的时刻为t0，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是()A在在t0时，线圈中的磁场能最小时，线圈中的磁场能最小B在在t1 s时，电容器中电场能最大时，电容器中电场能最大C在在t2 s时，电容器放电结束时，电容器放电结束D在在t3 s时，电容器充电结束时，电容器充电结束A电电容容器器放放电电过过程程中中，电电流流增增大大，磁磁场场能能增增加加，电电场场能能减减少少，也也就就
