4.1电磁振荡 (学案)
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文档简介
电磁波的发射和接收
【学习目标】
1．知道什么是LC振荡电路和电磁振荡；
2．了解LC回路中振荡电流的产生过程；
3．知道LC振荡电路中的能量转化情况；
4．知道电磁振荡的周期和频率及影响因素。
【学习重难点】
LC回路产生电磁振荡是本章的重点。学习中要结合教材中的图示逐一分析。学习重点是LC回路产生振荡电流的过程及其规律，也是本节难点。
【学习过程】
一、电磁振荡的产生
1．振荡电流：
说明：振荡电流是一种频率很高的交变电流，它无法用线圈在磁场中转动产生，只能是由振荡电路产生。
2．振荡电路
（1）概念：
（2）LC振荡电路（最简单的振荡电路）：如下图
3．LC回路振荡过程及振荡过程中电流、极板上电荷量关系分析
4．振荡过程各物理量的变化
时间t t=0 t=T/4 t=T/2 t=3T/4 t=T
电容器电量q
回路电流i
线圈自感电动势e
电容器电压u
电场能
磁场能
说明：振荡电流是高频交变电流，它与交流电的不同之处在于频率高、功率小，产生的方法不同，LC回路里产生的振荡电流是按正弦（或余弦）规律变化的；电磁振荡的实质是电场能和磁场能的相互转化，在理想LC回路中，任何时刻电场能和磁场能的总和不变，实际上能量损耗不可避免。
二、合作学习
【例1】关于振荡电路中的振荡电流，下列说法正确的是（ ）
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，线圈中的自感电动势为零
C．振荡电流增大的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能
D．振荡电流减小的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能
【例2】在LC振荡电路中，在电容器充电完毕但未开始放电的瞬间，下述说法中正确的是（ ）
A．电场能正向磁场能转化 B．磁场能正向电场能转化
C．电容器两板间的电场最强 D．线圈内的磁场最强
【例3】在LC振荡电路中（ ）
A．电容器充放电一次，所用时间是半个周期 B．电容器两板间电压最大时，电流为零
C．电路中电流减小时，电容器处于放电状态 D．电容器放电完毕时电流为零
【例4】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（ ）
A．增大电容器两极板间的间距
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
【例5】要减小振荡电流的周期，下列哪些办法是可行的（ ）
A．减小线圈的匝数 B．降低电容器的充电电压
C．抽去线圈中的磁芯 D．减小电容器的电容
【达标检测】
1．如图所示，是处于某一时刻的LC振荡电路的情况，下列说法正确的是（ ）
A．电容器正在放电，电场能正转化成磁场能
B．电容器正在充电，电场能正转化成磁场能
C．电容器正在放电，磁场能正转化成电场能
D．电容器正在充电，磁场能正转化成电场能
2．已知LC振荡电路中电容器极板上的电量q随时间变化的曲线如图所示。则（ ）
A．A．c两时刻电路中电流最大，方向相同
B．A．c两时刻电路中电流最大，方向相反
C．B．d两时刻电路中电流最大，方向相同
D．B．d两时刻电路中电流最大，方向相反
3．当LC振荡电路中的电流达到最大值时，线圈内的磁感强度B和电容器中的电场强度E的大小关系是（ ）
A．E和B都达到最大值 B．B达到最大值，E为零
C．E达到最大值，B为零 D．B和E都为零
4．若由一个LC振荡电路所激发的电磁波的频率为106Hz，则它在真空中的波长是_______；若使LC振荡电路所激发的电磁波在真空中的波长变为900m，则振荡电路的电容应为原来的_________倍。
【作业布置】
1．在LC振荡电路中，电容器从开始放电到第一次放电完毕的过程中（ ）
A．电流先增大后减小 B．自感电动势始终与电流方向相反
C．电路中的电场能在向磁场能转化 D．电容器两极间的电压恒定不变
2．如图所示，为某一LC振荡电路中线圈中的自感电动势E自随时间t的变化图线，则以下说法正确的是（ ）
A．0～t1时间内，电容器正在充电
B．t1～t2时间内，电容器正在充电
C．t2～t3时间内，振荡电流正在增大
D．t3～t4时间内，振荡电流正在增大
3．LC回路发生电磁振荡时（ ）
A．电容器两板间电压减小时，电路中电流减小
B．电容器两板间电压减小时，电路中电流增大
C．电容器两板间电压为零时，电路中电流最大
D．电容器两板间电压为最大时，电路中电流为零
4．如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图乙所示，且把通过P点向右的电流规定为乙图中坐标轴i的正方向，则（ ）
A．0.5s到1s的时间内，电容器C在充电
B．0.5s到1s的时间内，C上板带正电荷
C．1s到1.5s的时间内，Q点比P点电势高
D．1s到1.5s的时间内，磁场能正在转化成电场能
5．在如图所示的电路中，可变电容器的最大电容是300pF，要获得最低频率是550kHz的振荡电流，线圈的自感系数应为____________。如果可变电容器动片完全转出时电容变为30 pF，这时可产生频率为_________的振荡电流。
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【学习目标】
1．知道什么是LC振荡电路和电磁振荡；
2．了解LC回路中振荡电流的产生过程；
3．知道LC振荡电路中的能量转化情况；
4．知道电磁振荡的周期和频率及影响因素。
【学习重难点】
LC回路产生电磁振荡是本章的重点。学习中要结合教材中的图示逐一分析。学习重点是LC回路产生振荡电流的过程及其规律，也是本节难点。
【学习过程】
一、电磁振荡的产生
1．振荡电流：
说明：振荡电流是一种频率很高的交变电流，它无法用线圈在磁场中转动产生，只能是由振荡电路产生。
2．振荡电路
（1）概念：
（2）LC振荡电路（最简单的振荡电路）：如下图
3．LC回路振荡过程及振荡过程中电流、极板上电荷量关系分析
4．振荡过程各物理量的变化
时间t t=0 t=T/4 t=T/2 t=3T/4 t=T
电容器电量q
回路电流i
线圈自感电动势e
电容器电压u
电场能
磁场能
说明：振荡电流是高频交变电流，它与交流电的不同之处在于频率高、功率小，产生的方法不同，LC回路里产生的振荡电流是按正弦（或余弦）规律变化的；电磁振荡的实质是电场能和磁场能的相互转化，在理想LC回路中，任何时刻电场能和磁场能的总和不变，实际上能量损耗不可避免。
二、合作学习
【例1】关于振荡电路中的振荡电流，下列说法正确的是（ ）
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，线圈中的自感电动势为零
C．振荡电流增大的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能
D．振荡电流减小的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能
【例2】在LC振荡电路中，在电容器充电完毕但未开始放电的瞬间，下述说法中正确的是（ ）
A．电场能正向磁场能转化 B．磁场能正向电场能转化
C．电容器两板间的电场最强 D．线圈内的磁场最强
【例3】在LC振荡电路中（ ）
A．电容器充放电一次，所用时间是半个周期 B．电容器两板间电压最大时，电流为零
C．电路中电流减小时，电容器处于放电状态 D．电容器放电完毕时电流为零
【例4】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（ ）
A．增大电容器两极板间的间距
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
【例5】要减小振荡电流的周期，下列哪些办法是可行的（ ）
A．减小线圈的匝数 B．降低电容器的充电电压
C．抽去线圈中的磁芯 D．减小电容器的电容
【达标检测】
1．如图所示，是处于某一时刻的LC振荡电路的情况，下列说法正确的是（ ）
A．电容器正在放电，电场能正转化成磁场能
B．电容器正在充电，电场能正转化成磁场能
C．电容器正在放电，磁场能正转化成电场能
D．电容器正在充电，磁场能正转化成电场能
2．已知LC振荡电路中电容器极板上的电量q随时间变化的曲线如图所示。则（ ）
A．A．c两时刻电路中电流最大，方向相同
B．A．c两时刻电路中电流最大，方向相反
C．B．d两时刻电路中电流最大，方向相同
D．B．d两时刻电路中电流最大，方向相反
3．当LC振荡电路中的电流达到最大值时，线圈内的磁感强度B和电容器中的电场强度E的大小关系是（ ）
A．E和B都达到最大值 B．B达到最大值，E为零
C．E达到最大值，B为零 D．B和E都为零
4．若由一个LC振荡电路所激发的电磁波的频率为106Hz，则它在真空中的波长是_______；若使LC振荡电路所激发的电磁波在真空中的波长变为900m，则振荡电路的电容应为原来的_________倍。
【作业布置】
1．在LC振荡电路中，电容器从开始放电到第一次放电完毕的过程中（ ）
A．电流先增大后减小 B．自感电动势始终与电流方向相反
C．电路中的电场能在向磁场能转化 D．电容器两极间的电压恒定不变
2．如图所示，为某一LC振荡电路中线圈中的自感电动势E自随时间t的变化图线，则以下说法正确的是（ ）
A．0～t1时间内，电容器正在充电
B．t1～t2时间内，电容器正在充电
C．t2～t3时间内，振荡电流正在增大
D．t3～t4时间内，振荡电流正在增大
3．LC回路发生电磁振荡时（ ）
A．电容器两板间电压减小时，电路中电流减小
B．电容器两板间电压减小时，电路中电流增大
C．电容器两板间电压为零时，电路中电流最大
D．电容器两板间电压为最大时，电路中电流为零
4．如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图乙所示，且把通过P点向右的电流规定为乙图中坐标轴i的正方向，则（ ）
A．0.5s到1s的时间内，电容器C在充电
B．0.5s到1s的时间内，C上板带正电荷
C．1s到1.5s的时间内，Q点比P点电势高
D．1s到1.5s的时间内，磁场能正在转化成电场能
5．在如图所示的电路中，可变电容器的最大电容是300pF，要获得最低频率是550kHz的振荡电流，线圈的自感系数应为____________。如果可变电容器动片完全转出时电容变为30 pF，这时可产生频率为_________的振荡电流。
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