人教版选修二 4.1 电磁振荡 课件（23张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版选修二 4.1 电磁振荡 课件（23张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 31.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-08-07 22:38:14 | ||
图片预览
文档简介
4.1 电磁振荡
电磁振荡与电磁波
水波是由机械振动形成的。一颗石子投入水面会激起一阵涟漪，但是要形成持续的水波，则需要不断地击打水面。电视、广播接收的是电磁波，要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢？
观察振荡电路电流变化情况
动画模拟
实验现象
观察振荡电路中电压的波形
电路的电压、电流发生周期性的变化，像这种大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫做振荡电流。产生振荡电流的电路叫作振荡电路。
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
一、电磁振荡的产生
2.振荡电路的工作原理
电磁振荡的充放电过程
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
正向放电
正向充电
反向放电
反向充电
①电容器充电结束，两极板上的电荷最多。
②回路中电流从0开始逐渐增到最大。两极板电荷量从最大减为0。
③自感线圈给电容器正向充电结束，回路中电流从最大减为0，两极板电荷量从0变回最大。
⑤自感线圈给电容器反向充电，于是整个电路回到最开始状态。
④电容开始反向放电
一、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
正向充电
反向放电
反向充电
2.振荡电路的工作原理
规律总结：
充电的特征：电流流向？电流大小变化？电荷量变化？电场能变化？
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?
二、电磁振荡中的能量变化
i
0
t
B
0
t
Q
0
t
E
0
t
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}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
一、电磁振荡的产生
2.振荡电路的工作原理
注意观察电荷量变化和电流大小及方向的变化情况
动画模拟
二、电磁振荡中的能量变化
B
0
t
E
电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化
t
0
磁
场
能
电
场
能
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
二、电磁振荡中的能量变化
理想情况
能量有损耗
如果能够适时地把能量补充到振荡电路中，以补偿能量损耗，就可以得到振幅不变的等幅振荡。实际电路中由电源通过电子器件为LC 电路补充能量。
内能
电磁波
三、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。
三、电磁振荡的周期和频率
实 验
L1＞L2
C1＞C2
第一次的振荡周期大于第二次振荡周期
三、电磁振荡的周期和频率
理论分析表明，LC电路的周期T与电感L、电容C的关系是
①式中各物理量T、L、C、f 的单位分别是s、H、F、Hz。
②改变周期的方法：
L：线圈的大小、形状、匝数、铁芯。
注意：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。
在LC 振荡电路中，线圈L的自感系数为30μH，可调电容器C 的可调范围为1.7-270pF。求振荡电路的频率范围。
解：根据LC振荡电路的频率公式
此振荡电路的频率范围是1.77×106—2.65×107Hz。
三、电磁振荡的周期和频率
③由振荡回路本身特性所决定的振荡周期和频率，叫做振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率。
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。
3.LC 振荡电路：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。
4.电磁振荡：在整个过程中，电路中的电流i、电荷量q、电场强度E、磁感应强度B，都在周期性地变化着。
5.电磁振荡的周期和频率
【例题】如图所示为理想LC振荡回路，某时刻电容器极板带电情况和线圈中的磁场方向如图，下列哪些说法是正确的（ ）
A.此时电容器正在充电
B.此时线圈中的磁场能在减少
C.若在线圈中插入铁芯，振荡电流的频率增大
D.若增大电容器极板间距，振荡电流的频率增大
根据安培定则可以得到线圈中的电流为逆时针方向（俯视），故电容器正在放电，A错误；电容器放电，电场能减少，故磁场能增加，B错误；若在线圈中插入铁芯，L增大，由LC回路的周期公式T=2π????????可得周期增大；振荡电流的频率减小，C错误；把电容器的两极板间距离拉大，电容减小；由LC回路的周期公式T=2π ????????可得周期减小；故振荡电流频率增加，D正确；
?
解析：
D
1、（多选）对振荡电路，下列说法正确的是（ ）
B.振荡电路中，电场能与磁场能的转化周期为
A.振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的时间为
C.振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化周期为
D.振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化周期为
CD
2、在如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙所示，规定电路中振荡电流逆时针方向为正方向，则电路中振荡电流随时间变化的图像是（ ）
D
解析：
3、如图所示为振荡电路在某一时刻的电容器带电情况和电感线圈中的磁感线方向情况.由图可知，电感线圈中的电流正在______(填“增大”“减小”或“不变”).如果电流的振荡周期为T＝10－4 s，电容C＝250 μF，则线圈的电感L＝ H.
减小
1×10－6
根据磁感线方向，应用安培定则可判断出电流方向，从而可知电容器在充电，电流会越来越小.
电磁振荡与电磁波
水波是由机械振动形成的。一颗石子投入水面会激起一阵涟漪，但是要形成持续的水波，则需要不断地击打水面。电视、广播接收的是电磁波，要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢？
观察振荡电路电流变化情况
动画模拟
实验现象
观察振荡电路中电压的波形
电路的电压、电流发生周期性的变化，像这种大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫做振荡电流。产生振荡电流的电路叫作振荡电路。
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
一、电磁振荡的产生
2.振荡电路的工作原理
电磁振荡的充放电过程
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
正向放电
正向充电
反向放电
反向充电
①电容器充电结束，两极板上的电荷最多。
②回路中电流从0开始逐渐增到最大。两极板电荷量从最大减为0。
③自感线圈给电容器正向充电结束，回路中电流从最大减为0，两极板电荷量从0变回最大。
⑤自感线圈给电容器反向充电，于是整个电路回到最开始状态。
④电容开始反向放电
一、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
正向充电
反向放电
反向充电
2.振荡电路的工作原理
规律总结：
充电的特征：电流流向？电流大小变化？电荷量变化？电场能变化？
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?
二、电磁振荡中的能量变化
i
0
t
B
0
t
Q
0
t
E
0
t
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}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
一、电磁振荡的产生
2.振荡电路的工作原理
注意观察电荷量变化和电流大小及方向的变化情况
动画模拟
二、电磁振荡中的能量变化
B
0
t
E
电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化
t
0
磁
场
能
电
场
能
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
二、电磁振荡中的能量变化
理想情况
能量有损耗
如果能够适时地把能量补充到振荡电路中，以补偿能量损耗，就可以得到振幅不变的等幅振荡。实际电路中由电源通过电子器件为LC 电路补充能量。
内能
电磁波
三、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。
三、电磁振荡的周期和频率
实 验
L1＞L2
C1＞C2
第一次的振荡周期大于第二次振荡周期
三、电磁振荡的周期和频率
理论分析表明，LC电路的周期T与电感L、电容C的关系是
①式中各物理量T、L、C、f 的单位分别是s、H、F、Hz。
②改变周期的方法：
L：线圈的大小、形状、匝数、铁芯。
注意：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。
在LC 振荡电路中，线圈L的自感系数为30μH，可调电容器C 的可调范围为1.7-270pF。求振荡电路的频率范围。
解：根据LC振荡电路的频率公式
此振荡电路的频率范围是1.77×106—2.65×107Hz。
三、电磁振荡的周期和频率
③由振荡回路本身特性所决定的振荡周期和频率，叫做振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率。
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。
3.LC 振荡电路：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。
4.电磁振荡：在整个过程中，电路中的电流i、电荷量q、电场强度E、磁感应强度B，都在周期性地变化着。
5.电磁振荡的周期和频率
【例题】如图所示为理想LC振荡回路，某时刻电容器极板带电情况和线圈中的磁场方向如图，下列哪些说法是正确的（ ）
A.此时电容器正在充电
B.此时线圈中的磁场能在减少
C.若在线圈中插入铁芯，振荡电流的频率增大
D.若增大电容器极板间距，振荡电流的频率增大
根据安培定则可以得到线圈中的电流为逆时针方向（俯视），故电容器正在放电，A错误；电容器放电，电场能减少，故磁场能增加，B错误；若在线圈中插入铁芯，L增大，由LC回路的周期公式T=2π????????可得周期增大；振荡电流的频率减小，C错误；把电容器的两极板间距离拉大，电容减小；由LC回路的周期公式T=2π ????????可得周期减小；故振荡电流频率增加，D正确；
?
解析：
D
1、（多选）对振荡电路，下列说法正确的是（ ）
B.振荡电路中，电场能与磁场能的转化周期为
A.振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的时间为
C.振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化周期为
D.振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化周期为
CD
2、在如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙所示，规定电路中振荡电流逆时针方向为正方向，则电路中振荡电流随时间变化的图像是（ ）
D
解析：
3、如图所示为振荡电路在某一时刻的电容器带电情况和电感线圈中的磁感线方向情况.由图可知，电感线圈中的电流正在______(填“增大”“减小”或“不变”).如果电流的振荡周期为T＝10－4 s，电容C＝250 μF，则线圈的电感L＝ H.
减小
1×10－6
根据磁感线方向，应用安培定则可判断出电流方向，从而可知电容器在充电，电流会越来越小.