(共37张PPT)
电磁振荡(1)
1
寻找生活中能够利用电磁波的设备和应用场景,请拍照给老师。需要在照片上文字标注拍摄的内容(重点哪里存在电磁波)。
周末作业
生活类
康帅
王艺瑄
高一帆
杨涛羽
医疗类
胡雪松
安全类
谢鸣欣
冯亦琪
军事类
李彦
通讯类
杨成林
李鹏飞
王禧豪
梁新榆
刘伟涛
张博伦
周彦名
陈卓
如何持续产生电磁波?
核心问题
类比学习
声波
声源振动
持续
持续
电磁波
?
持续
麦克斯韦预言:
1、变化的磁场产生电场;
2、变化的电场产生磁场;
3、变化的电场和磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一的电磁场。
必修3 120页
变化的电场和变化的磁场交替产生,由近及远地向周围传播。
麦克斯韦预言:
类比学习
声波
声源振动
持续
持续
电磁波
?
持续
类比学习
持续
声波
声源振动
持续
持续
电磁波
变化
电磁场
持续
如何持续产生电磁波?
核心问题
持续变化电磁场
如何持续产生电磁波?
核心问题
如何持续产生变化电磁场?
知识回顾
奥斯特实验表明:
电流周围存在磁场。
如何持续产生变化电磁场?
知识回顾
持续
声波
声源振动
持续
持续
电磁波
变化
电流
持续
如何持续产生电磁波?
核心问题
如何持续产生变化电磁场?
持续变化电流
如何持续产生电磁波?
核心问题
如何持续产生变化电磁场?
如何持续产生变化电流?
通过线圈和电容器组成的电路实现
演示实验
观察振荡电路中电流的波形
电流传感器
一、电磁振荡的产生
①振荡电流:大小和方向都做周期性迅速变化的电流
②振荡电路:能够产生振荡电流的电路。
③LC振荡电路:
想一想与交流电有何区别?
当开关置于线圈一侧时,由电感线圈L和电容C组成的电路,就是最简单的振荡电路。
1.概念
LC振荡电路产生振荡电流的原因是什么?
小组思考与讨论
1.电容刚开始正向放电时,电容所带电荷量Q是怎样的?电路中是否存在电流?
2.电容正向放电过程中,电流的方向是怎样的?振荡电路中电感会发生自感现象,自感作用是什么?电流大小是如何变化的?电容所带电荷量如何变化?
3.电容电荷量所带电量Q为多少时,标志电容正向放电完毕,电流是怎样的?
4.仿照第1、2、3问,在学案表格中完成LC振荡电路、电容所带电量Q、振荡电路电流I的表格内容。
电磁振荡的充放电分析
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
LC振荡电路产生振荡电流的物理原因是:电容器的充放电作用和线圈的自感作用。
电容刚开始正向放电
电容正向放电过程中
电容正向放电完毕
小组思考与讨论
5.电磁振荡中,电荷量q、电流i,电容器两极板间的电场强度E、线圈内的磁感应强度B随时间如何变化?在学案中画出图像。
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
正向充电
反向放电
反向充电
电磁振荡的电流、磁场分析
i → 电流
0
t
+
-
B →线圈中的磁感应强度
0
t
+
-
+
-
+
-
+
-
正向放电
正向充电
反向放电
反向充电
电磁振荡的电荷量、场强分析
Q →电容器电量
0
t
+
-
E →电容器两板的场强
0
t
+
-
+
-
+
-
+
-
正向放电
正向充电
反向放电
反向充电
小组思考与讨论
6.电磁振荡中,能量是如何变化的?讨论后填写学案中表格。
整个过程中,若LC回路是没有能量损失,电场能和磁场能相互转化,总能量守恒。E磁+E电=恒量
电磁振荡的能量分析
LC振荡电路产生振荡电流的物理实质是电场能和磁场能的周期性转换。
时间t
电量Q
电流I
电场能
磁场能
t=0
t=T/4
t=T/2
t=3T/4
t=T
最大
最大
最大
最大
最大
零
零
零
零
零
最大
最大
最大
最大
最大
零
零
零
零
零
电磁振荡的能量分析
如何持续产生电磁波?
核心问题
如何持续产生变化电磁场?
如何持续产生变化电流?
振荡电路(工作原理、能量变化)
电磁振荡的周期和频率
周期和频率:
电磁振荡完成一次周期性变化需的时间叫做周期。周期的倒数叫作频率,数值等于单位时间内完成的周期性变化的次数。
LC回路的周期和频率:由回路本身的特性决定。
这种由振荡回路本身特性所决定的振荡周期(或频率)叫做振
荡电路的固有周期(或固有频率),简称振荡电路的周期(或
频率)。
电磁振荡的周期和频率
LC电路的周期(频率)与哪些因素有关?
电容较大时,电容器充电、放电的时间长些还是短些?
电容越大,电容器容纳电荷就越多,充电和放电所需的时间就越长,因此周期越长,频率越低;
线圈的自感系数较大时,电容器充电、放电时间长些还是短些?
自感越大,线圈阻碍电流变化的作用就越大,使电流的变化越缓慢,因此周期越长,频率越低。
问题思考
通过理论推导可得: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,可使振荡电路物周期和频率符合我们的需要。
电磁振荡的周期和频率
振荡电路的线圈自感系数为L,电容器的电容为C,则电容器两
级电压从最大值降到零的最短时间为( )
C
反馈训练