4.1 电磁振荡 课件（23张PPT）
文档属性
| 名称 | 4.1 电磁振荡 课件（23张PPT） |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 2.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-24 09:47:01 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场.
交替变化的电磁场在空间传播形成了电磁波.
需要持续变化的电磁场。也就是需要持续变化的电流
C
LC 振荡电路
L
1. 振荡电流: 大小和方向做周期性变化的电流, 叫振荡电流.
2. 能够产生振荡电流的电路叫振荡电路.
3. LC回路产生的振荡电流按正弦规律变化.
一、振荡电流和振荡电路
L
C
LC振荡电路
说明: 由LC回路产生的振荡电流也是一种交变电流, 只是它的频率比照明用交变电流的频率高得多.
1. 振荡电流: 大小和方向做周期性变化的电流, 叫振荡电流.
2. 能够产生振荡电流的电路叫振荡电路.
3. LC回路产生的振荡电流按正弦规律变化.
一、振荡电流和振荡电路
L
C
LC振荡电路
LC回路：由线圈L和电容C组成的最简单振荡电路。
理想的LC振荡电路:只考虑电感、电容的作用，而忽略能量损耗。
一
个
周
期
性
变
化
放电
充电
充电
放电
ｑ
ｉ
ｑ
ｉ
ｑ
ｉ
ｑ
ｉ
++ ++
- - - -
++ ++
- - - -
q=Qm i=0
q=Qm i=0
q=0 i=Im
q=0 i=Im
二、电磁振荡的产生
(1)两个物理过程：
放电过程：电场能转化为磁场能，q↓→ i↑
充电过程：磁场能转化为电场能，q↑ → i↓
充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小。
放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小。
LC回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为：
(2)两个特殊状态：
1. 电磁振荡的特点：
二、电磁振荡的产生
(1)总能量守恒＝电场能＋磁场能＝恒量
电场能
磁场能
放电
充电
2. 电磁振荡的变化规律
(2)电场能与磁场能交替转化
电容器电压ｕ
电容器带电量ｑ
电路中电流ｉ
同步变化
同步变化
步调相反
二、电磁振荡的产生
二、电磁振荡的产生
电磁振荡的图象分析
电流I
0
t
+
-
电容器
电量Q
0
t
+
-
+
-
+
-
+
-
正向放电
反向充电
反向放电
正向充电
3.振荡电路的工作原理
电磁振荡与机械振动虽然有着本质的不同，但它们还是具有一些共同的特点。在机械振动中，例如在单摆的振动中，位移x、速度v、加速度a 这几个物理量周期性地变化。在电磁振荡中，电荷量q、电流i、电场强度E、磁感应强度B这几个物理量也在周期性地变化。
在机械振动中，动能与势能周期性地相互转化。那么，在电磁振荡中，能量是如何转化的
i－v q(u) －h E磁 － Ek E电－ Ep
振荡电路
+
+
+
放电
放电
充电
充电
单摆
i
0
t
B
0
t
Q
0
t
E
0
t
时间
t 电 流
I 电量
Q 电场能 磁场能
0
零
最大
最大
最大
零
零
零
零
零
零
零
最大
最大
最大
最大
最大
最大
最大
零
零
三、电磁振荡中的能量变化
B
0
t
E
1. 振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化
t
0
电场能
磁场能
充电
磁感强度B
电容器带电量ｑ
电路中电流i
同步变化
同步变化
两极间场强E
放电
步调相反
Q、B、i、E变化周期
T
电场能、磁场能变化周期
三、电磁振荡中的能量变化
电
场
能
磁
场
能
(3) 等幅振荡（实际应用）
(1)无阻尼振荡（理想）
i
t
o
(2) 阻尼振荡（实际）
i
t
o
2. 阻尼振荡和无阻尼振荡
三、电磁振荡中的能量变化
四、电磁振荡的周期和频率
周期：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间。
频率：一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率。
电容较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些 线圈的自感系数较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些？根据讨论结果，定性分析LC电路的周期（频率）与电容 C、电感L的关系。
1.周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期，一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率．
2. 在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；电场能（或磁场能）完成两次周期性变化．
四、电磁振荡的周期和频率
大量实验表明：
（1）电容增大时，周期变长（频率变低）；
（2）电感增大时，周期变长（频率变低）；
（3）电压升高时，周期不变（频率不变）.
LC回路的周期和频率公式
（1）式中各物理量T、L、C、f的单位分别是s、H、F、Hz．
（2）适当地选择电容器和线圈，可使振荡电路的周期和频率符合我们的需要．
（3）电场能、磁场能变化的周期为Tˊ=T/2
结果表明，LC回路的周期和频率只与电容C和自感L有关，跟电容器的带电多少和回路电流大小无关．
四、电磁振荡的周期和频率
例1. 此图是充电还是放电？
+ + + + +
_ _ _ _ _
答: 放电
_ _ _
+ + +
典例分析
例2. 如图为振荡电路在某一时刻的电容器情况和电感线圈中的磁感线方向情况，由图可知以下说法正确得是( )
C
L
+ + +
— — —
A C
A. 电容器正在充电 B. 电感线圈的电流正在增大 C. 电感线圈中的磁场能正在转变为 电容器的电场能 D. 自感电动势正在阻碍电流增加
典例分析
例3. 在LC振荡电路中，用以下的哪种办法可以使振荡频率增大 一倍（ ）
A. 自感系数L和电容C都增大一倍
B.自感系数L增大一倍，电容C减小一半
C.自感系数L减小一半，电容C增大一倍
D.自感系数L和电容C都减小一半
f变为原来的1/2
f不变
典例分析
例4. 回旋加速器的高频电源是一个LC振荡器，加速器的磁感应强度为B，被加速的粒子电荷量为q，质量为m，那么LC振荡电路中电感L和电容C的乘积应为何值？
【解析】
粒子圆周运动的周期为：
频率为：
LC振荡电路的频率：
即：
典例分析
1. LC振荡电路产生的振荡电流是高频正弦交流电。
2. LC振荡电路产生的振荡电流物理原因是电容器的充放电作用和线圈 的自感 作用；
3. 在解决振荡电路振荡过程类问题时，请记住： 流系磁，荷联电，电磁变化恰相反。
4. LC回路：
课 堂 小 结
1. 课本作业
2. 活页练习
课 后 作 业
变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场.
交替变化的电磁场在空间传播形成了电磁波.
需要持续变化的电磁场。也就是需要持续变化的电流
C
LC 振荡电路
L
1. 振荡电流: 大小和方向做周期性变化的电流, 叫振荡电流.
2. 能够产生振荡电流的电路叫振荡电路.
3. LC回路产生的振荡电流按正弦规律变化.
一、振荡电流和振荡电路
L
C
LC振荡电路
说明: 由LC回路产生的振荡电流也是一种交变电流, 只是它的频率比照明用交变电流的频率高得多.
1. 振荡电流: 大小和方向做周期性变化的电流, 叫振荡电流.
2. 能够产生振荡电流的电路叫振荡电路.
3. LC回路产生的振荡电流按正弦规律变化.
一、振荡电流和振荡电路
L
C
LC振荡电路
LC回路：由线圈L和电容C组成的最简单振荡电路。
理想的LC振荡电路:只考虑电感、电容的作用，而忽略能量损耗。
一
个
周
期
性
变
化
放电
充电
充电
放电
ｑ
ｉ
ｑ
ｉ
ｑ
ｉ
ｑ
ｉ
++ ++
- - - -
++ ++
- - - -
q=Qm i=0
q=Qm i=0
q=0 i=Im
q=0 i=Im
二、电磁振荡的产生
(1)两个物理过程：
放电过程：电场能转化为磁场能，q↓→ i↑
充电过程：磁场能转化为电场能，q↑ → i↓
充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小。
放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小。
LC回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为：
(2)两个特殊状态：
1. 电磁振荡的特点：
二、电磁振荡的产生
(1)总能量守恒＝电场能＋磁场能＝恒量
电场能
磁场能
放电
充电
2. 电磁振荡的变化规律
(2)电场能与磁场能交替转化
电容器电压ｕ
电容器带电量ｑ
电路中电流ｉ
同步变化
同步变化
步调相反
二、电磁振荡的产生
二、电磁振荡的产生
电磁振荡的图象分析
电流I
0
t
+
-
电容器
电量Q
0
t
+
-
+
-
+
-
+
-
正向放电
反向充电
反向放电
正向充电
3.振荡电路的工作原理
电磁振荡与机械振动虽然有着本质的不同，但它们还是具有一些共同的特点。在机械振动中，例如在单摆的振动中，位移x、速度v、加速度a 这几个物理量周期性地变化。在电磁振荡中，电荷量q、电流i、电场强度E、磁感应强度B这几个物理量也在周期性地变化。
在机械振动中，动能与势能周期性地相互转化。那么，在电磁振荡中，能量是如何转化的
i－v q(u) －h E磁 － Ek E电－ Ep
振荡电路
+
+
+
放电
放电
充电
充电
单摆
i
0
t
B
0
t
Q
0
t
E
0
t
时间
t 电 流
I 电量
Q 电场能 磁场能
0
零
最大
最大
最大
零
零
零
零
零
零
零
最大
最大
最大
最大
最大
最大
最大
零
零
三、电磁振荡中的能量变化
B
0
t
E
1. 振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化
t
0
电场能
磁场能
充电
磁感强度B
电容器带电量ｑ
电路中电流i
同步变化
同步变化
两极间场强E
放电
步调相反
Q、B、i、E变化周期
T
电场能、磁场能变化周期
三、电磁振荡中的能量变化
电
场
能
磁
场
能
(3) 等幅振荡（实际应用）
(1)无阻尼振荡（理想）
i
t
o
(2) 阻尼振荡（实际）
i
t
o
2. 阻尼振荡和无阻尼振荡
三、电磁振荡中的能量变化
四、电磁振荡的周期和频率
周期：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间。
频率：一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率。
电容较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些 线圈的自感系数较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些？根据讨论结果，定性分析LC电路的周期（频率）与电容 C、电感L的关系。
1.周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期，一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率．
2. 在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；电场能（或磁场能）完成两次周期性变化．
四、电磁振荡的周期和频率
大量实验表明：
（1）电容增大时，周期变长（频率变低）；
（2）电感增大时，周期变长（频率变低）；
（3）电压升高时，周期不变（频率不变）.
LC回路的周期和频率公式
（1）式中各物理量T、L、C、f的单位分别是s、H、F、Hz．
（2）适当地选择电容器和线圈，可使振荡电路的周期和频率符合我们的需要．
（3）电场能、磁场能变化的周期为Tˊ=T/2
结果表明，LC回路的周期和频率只与电容C和自感L有关，跟电容器的带电多少和回路电流大小无关．
四、电磁振荡的周期和频率
例1. 此图是充电还是放电？
+ + + + +
_ _ _ _ _
答: 放电
_ _ _
+ + +
典例分析
例2. 如图为振荡电路在某一时刻的电容器情况和电感线圈中的磁感线方向情况，由图可知以下说法正确得是( )
C
L
+ + +
— — —
A C
A. 电容器正在充电 B. 电感线圈的电流正在增大 C. 电感线圈中的磁场能正在转变为 电容器的电场能 D. 自感电动势正在阻碍电流增加
典例分析
例3. 在LC振荡电路中，用以下的哪种办法可以使振荡频率增大 一倍（ ）
A. 自感系数L和电容C都增大一倍
B.自感系数L增大一倍，电容C减小一半
C.自感系数L减小一半，电容C增大一倍
D.自感系数L和电容C都减小一半
f变为原来的1/2
f不变
典例分析
例4. 回旋加速器的高频电源是一个LC振荡器，加速器的磁感应强度为B，被加速的粒子电荷量为q，质量为m，那么LC振荡电路中电感L和电容C的乘积应为何值？
【解析】
粒子圆周运动的周期为：
频率为：
LC振荡电路的频率：
即：
典例分析
1. LC振荡电路产生的振荡电流是高频正弦交流电。
2. LC振荡电路产生的振荡电流物理原因是电容器的充放电作用和线圈 的自感 作用；
3. 在解决振荡电路振荡过程类问题时，请记住： 流系磁，荷联电，电磁变化恰相反。
4. LC回路：
课 堂 小 结
1. 课本作业
2. 活页练习
课 后 作 业