物理人教版（2019）选择性必修第二册4.1 电磁振荡 课件（共22张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第二册4.1 电磁振荡 课件（共22张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 994.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-21 10:41:59 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
01
电磁振荡与电磁波
电磁振荡
学习目标
知道什么是振荡电流和振荡电路。
知道电磁振荡的产生过程，及能量转化情况。
知道电磁振荡的周期和频率，会用其分析有关问题。
导
水波是由机械振动形成的，一颗石子投入水中会激起涟漪，但要形成持续的水波，则需要不断地击打水面。电视广播接收的是电磁波，需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢？
思
振荡电流和振荡电路的定义
电磁振荡现象
电磁振荡中能量如何转化的
电磁振荡的产生
振荡电流和振荡电路
振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫作振荡电流。
振荡电路：产生振荡电流的电路叫作振荡电路。
振荡电流实际上就是交变电流，习惯上指频率很高的交变电流
先把开关置于电源一侧，为电容器充电；
稍后置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电；观察电压波形
演示：振荡电路中的电压波形
开关置于线圈一侧时，就是LC振荡电路
电磁振荡的产生
LC振荡电路的振荡过程
放电过程
电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由0逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐减少。到放电完毕时，放电电流达到最大值，电容器极板上没有电荷
电磁振荡的产生
充电过程
电容器放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为0，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小。由于电流继续流动，电容器充电，电容器两极板带上与原来相反的电荷，并且电荷逐渐增多。充电完毕的瞬间，电流减小为0，电容器极板上的电荷最多。
放电
充电
放电
充电
电磁振荡的产生
电磁振荡
在整个过程中，电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化着。这种现象就是电磁振荡。
例1
（多选）如图所示是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是( )
A．电容器正在放电
B．电容器正在充电
C．电感线圈中的电流正在增大
D．电感线圈中的电流正在减小
BD
电磁振荡中的能量变化
问：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？
电容器可以将能量储存在电场中，电感线圈可以将能量储存在磁场中。当电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B做周期性变化时，相应地，电场能和磁场能也会发生周期性的转化。
电磁振荡中各物理量的变化
LC电路中各量间的变化规律及对应关系
振荡电流i、磁感应强度B、磁场能E磁是同步变化的
电荷量q、电场强度E、电场能E电也是同步变化的
异步变化
例2
(多选)LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则( ）
A．若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向a
B．若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板带负电
C．若磁场正在增强，则电场能正在减小，电容器上极板带正电
D．若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b
ABC
电磁振荡中的能量变化
从能量的角度分析，为什么左图振荡电路的电压的振幅会逐渐减小到0？类比机械振动中的阻尼振动与受迫振动，怎样才能使电路中形成振幅不变的等幅振荡(右图)
电磁振荡中的能量变化
如果没有能量损失，振荡可以永远持续下去，振荡电流的振幅保持不变。但是，任何电路都有电阻，电路中总会有一部分能量会转化为内能。另外，还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。这样，振荡电路中的能量就会逐渐减少，振荡电流的振幅也就逐渐减小，直到最后停止振荡。
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。
电阻消耗的内能
以及电磁波辐射消耗的能量
补充能量
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需要的时间。
频率：电磁振荡完成周期性变化的次数与所用时间之比，数值等于单位时间内完成的周期性变化的次数。
振荡电路中电磁振荡的周期T与什么因素有关
电磁振荡的周期和频率
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？
猜想1：C越大，振荡电路的周期T越大。
猜想：L越大，振荡电路的周期T越大
电磁振荡的周期和频率
LC 电路的周期 T 与电感 L、电容C的关系是
T＝2π
由得=
(1)LC电路的周期、频率都由电路本身的特性(L和C的值)决定，与电容器极板上电荷量的多少、板间电压的高低、是否接入电路中等因素无关，所以称为LC电路的固有周期和固有频率。
(2)使用周期公式时，一定要注意单位，T、L、C、f的单位分别是秒(s)、亨利(H)、法拉(F)、赫兹(Hz)。
例3
要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率，可采用的方法是( )
A．增大电容器两极板的间距
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4
(多选)如图所示是一台电子钟，其原理类似于摆钟。摆钟是利用单摆的周期性运动计时的，电子钟是利用LC振荡电路来计时的。有一台电子钟在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快1 min。造成这种现象的可能原因是( )
A．L不变，C变大了
B．L不变，C变小了
C．L变小了，C不变
D．L、C均变小了
课堂小结
电磁振荡的产生
振荡电流、振荡电路的定义
电磁振荡的过程，LC振荡电路的动态分析
振荡电路中的电流、电荷量、电场强度、磁感应强度的变化关系
电磁振荡中的能量变化
电磁振荡的周期和频率
T＝2π=
01
电磁振荡与电磁波
电磁振荡
学习目标
知道什么是振荡电流和振荡电路。
知道电磁振荡的产生过程，及能量转化情况。
知道电磁振荡的周期和频率，会用其分析有关问题。
导
水波是由机械振动形成的，一颗石子投入水中会激起涟漪，但要形成持续的水波，则需要不断地击打水面。电视广播接收的是电磁波，需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢？
思
振荡电流和振荡电路的定义
电磁振荡现象
电磁振荡中能量如何转化的
电磁振荡的产生
振荡电流和振荡电路
振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫作振荡电流。
振荡电路：产生振荡电流的电路叫作振荡电路。
振荡电流实际上就是交变电流，习惯上指频率很高的交变电流
先把开关置于电源一侧，为电容器充电；
稍后置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电；观察电压波形
演示：振荡电路中的电压波形
开关置于线圈一侧时，就是LC振荡电路
电磁振荡的产生
LC振荡电路的振荡过程
放电过程
电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由0逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐减少。到放电完毕时，放电电流达到最大值，电容器极板上没有电荷
电磁振荡的产生
充电过程
电容器放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为0，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小。由于电流继续流动，电容器充电，电容器两极板带上与原来相反的电荷，并且电荷逐渐增多。充电完毕的瞬间，电流减小为0，电容器极板上的电荷最多。
放电
充电
放电
充电
电磁振荡的产生
电磁振荡
在整个过程中，电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化着。这种现象就是电磁振荡。
例1
（多选）如图所示是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是( )
A．电容器正在放电
B．电容器正在充电
C．电感线圈中的电流正在增大
D．电感线圈中的电流正在减小
BD
电磁振荡中的能量变化
问：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？
电容器可以将能量储存在电场中，电感线圈可以将能量储存在磁场中。当电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B做周期性变化时，相应地，电场能和磁场能也会发生周期性的转化。
电磁振荡中各物理量的变化
LC电路中各量间的变化规律及对应关系
振荡电流i、磁感应强度B、磁场能E磁是同步变化的
电荷量q、电场强度E、电场能E电也是同步变化的
异步变化
例2
(多选)LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则( ）
A．若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向a
B．若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板带负电
C．若磁场正在增强，则电场能正在减小，电容器上极板带正电
D．若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b
ABC
电磁振荡中的能量变化
从能量的角度分析，为什么左图振荡电路的电压的振幅会逐渐减小到0？类比机械振动中的阻尼振动与受迫振动，怎样才能使电路中形成振幅不变的等幅振荡(右图)
电磁振荡中的能量变化
如果没有能量损失，振荡可以永远持续下去，振荡电流的振幅保持不变。但是，任何电路都有电阻，电路中总会有一部分能量会转化为内能。另外，还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。这样，振荡电路中的能量就会逐渐减少，振荡电流的振幅也就逐渐减小，直到最后停止振荡。
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。
电阻消耗的内能
以及电磁波辐射消耗的能量
补充能量
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需要的时间。
频率：电磁振荡完成周期性变化的次数与所用时间之比，数值等于单位时间内完成的周期性变化的次数。
振荡电路中电磁振荡的周期T与什么因素有关
电磁振荡的周期和频率
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？
猜想1：C越大，振荡电路的周期T越大。
猜想：L越大，振荡电路的周期T越大
电磁振荡的周期和频率
LC 电路的周期 T 与电感 L、电容C的关系是
T＝2π
由得=
(1)LC电路的周期、频率都由电路本身的特性(L和C的值)决定，与电容器极板上电荷量的多少、板间电压的高低、是否接入电路中等因素无关，所以称为LC电路的固有周期和固有频率。
(2)使用周期公式时，一定要注意单位，T、L、C、f的单位分别是秒(s)、亨利(H)、法拉(F)、赫兹(Hz)。
例3
要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率，可采用的方法是( )
A．增大电容器两极板的间距
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4
(多选)如图所示是一台电子钟，其原理类似于摆钟。摆钟是利用单摆的周期性运动计时的，电子钟是利用LC振荡电路来计时的。有一台电子钟在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快1 min。造成这种现象的可能原因是( )
A．L不变，C变大了
B．L不变，C变小了
C．L变小了，C不变
D．L、C均变小了
课堂小结
电磁振荡的产生
振荡电流、振荡电路的定义
电磁振荡的过程，LC振荡电路的动态分析
振荡电路中的电流、电荷量、电场强度、磁感应强度的变化关系
电磁振荡中的能量变化
电磁振荡的周期和频率
T＝2π=