物理人教版（2019）选择性必修第二册4.1电磁振荡（共36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（共36张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 51.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-29 10:29:42 | ||
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文档简介
(共36张PPT)
4.1电磁震荡
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？
新课导入
不断地击打水面
这些都是电磁波！
电磁波是如何产生的呢？
观察振荡电路电流变化情况
动画模拟
实验现象
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
L
C
LC振荡电路
大小和方向都做周期性变化的电流叫振荡电流。
产生振荡电流的电路叫振荡电路。
一、1.振荡电流:
2.振荡电路:
①LC回路：由线圈L和电容器C组成的最简单振荡电路。
②理想的LC振荡电路:
只考虑线圈、电容器的作用，而忽略能量损耗。
观察振荡电路中电压的波形
1.电磁振荡：
在振荡电路产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷、通过线圈的电流，以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性的变化，这种现象叫电磁振荡。
二、振荡的变化规律：
_ _ _
+ + +
L
C
L
C
_
+
电源
用电器
用电器
放电：
电场能
磁场能
磁场能
电场能
充电：
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
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
(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：磁电场能最大，磁场能最小。
放电完毕状态：电磁场能最大，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：
3.电磁振荡的特点：
二、振荡的变化规律：
时 间 t t=0 t=T/4 t=T/2 t=3T/4 t=T
电容器 带电量
电路中 电 流
电场能
磁场能
最大
(A＋、B－)
零
最大
零
零
最大(a→b)
零
最大
最大
(A－、B＋)
零
最大
零
零
最大(b→a)
零
最大
最大
(A＋、B－)
零
最大
零
C
L
S
E
a
－ － － B
+ + + A
b
t＝0时
C
L
S
E
a
B
A
b
t＝T/4时
C
L
S
E
a
+ + + B
－ － － A
b
t＝T/2时
C
L
S
E
a
B
A
b
t＝3T/4时
C
L
S
E
a
－ － － B
+ + + A
b
t＝T时
4.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
二、振荡的变化规律：
例1、在LC振荡电路中，在电容器充电完毕未开始放电时，正确的说法是：
A、电场能正向磁场能转化
B、磁场能正向电场能转化
C、电路里的电场最强
D、电路里的磁场最强
C、电路里的电场最强
课堂研讨：
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
5、电磁振荡中的能量变化
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
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
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
4
2
4
++
_ _
+ +
— —
势能
动能
势能
动能
电场能
磁场能
电场能
磁场能
+ +
_ _
势能
0
i
t
T
T
3T
T
电场能
四、电磁振荡的周期和频率
L1＞L2
C1＞C2
第一次的振荡周期大于第二次的振荡周期
实验探究：
1．周期和频率：
①电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期，
②一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率．
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）．
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
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：①在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；
②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
例2.（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
课堂研讨：
例3.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。
课堂研讨：
i
t
i
t
（1）
（2）
B、任何振荡电路中,总存在能量损耗,使振荡电流 的振幅逐渐减小,这种振荡叫阻尼振荡.如图(2)
A、若没有能量损耗，则振荡电流的振幅将不变 ，这种振荡叫无阻尼振荡。如图：(1)
五、分类：无阻尼振荡和阻尼振荡
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
课堂小结
电磁振荡和机械振动比较
不同点:本质不同的两种运动形式
相同点:各物理量都是随时间做周期性的变化.
电磁振荡 电量 电流 电场 磁场 电场能 磁场能
机械振动 位移 速度 重力势能 动能
1．振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在如图甲所示LC振荡电路中，电容器C极板上的电荷量随时间变化的图线如图乙所示，则在1×10-6s—2×10-6s内，下列说法正确的是（ ）
A．电容器C正在放电
B．电容器C正在充电
C．电场能正在向磁场能转化
D．回路中振荡电流正在逐渐增大
B
2．如图所示为LC振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线，则下列判断中错误的是（ ）
A．在b和d时刻，电路中电流最大
B．在a→b时间内，电场能转变为磁场能
C．a和c时刻，磁场能为零
D．在O→a和c→d时间内，电容器被充电
D
3．如图所示，某LC振荡电路中，L是电阻不计的电感线图，C是电容器。该振荡电路在某一时刻的电场和磁场方向如图所示。不计电磁波的辐射损失，则下列说法正确的是（ ）
A．该时刻电容器正在充电
B．该时刻电路中电流正在减小
C．该时刻电场能正在向磁场能转化
D．该LC振荡电路磁场能量变化的周期为
C
4．某时刻LC振荡电路的自感线圈L中的电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示．下列说法正确的是（ ）
A．若电容器上极板带正电，则电容器正在放电
B．若电容器上极板带负电，则线圈中的电流正在增大
C．若磁场正在增强，则电容器两极板间的电场强度正在增大
D．若磁场正在减弱，则线圈的自感电动势正在减小
A
5．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，电子钟是利用LC振荡电路来计时。有一台电子钟在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快1min。造成这种现象的不可能原因是（ ）
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
A
6．如图甲为电容器上极板电量q随时间t在一个周期内的变化图像，如图乙为LC振荡电路的某一状态，线圈L中磁场方向向上，电容器中电场方向向上，则（ ）
A．t1时刻线圈中自感电动势为零
B．t1-t2时间内LC振荡电路内的电流为逆时针
C．t2-t3中某时刻与图乙状态相对应
D．图乙中电容器极板间电场能逐渐减小
BC
7．如图表示LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（ ）
A．电容器正在充电
B．电感线圈中的磁场能正在减小
C．电感线圈中的电流正在增大
D．线圈中自感电动势正在减小
CD
8．如图是教材讲解LC振荡电路中的一次周期性变化（从图①到图⑤），关于LC振荡电路描述正确的是（ ）
A．从图②到图③的过程是磁场能转化为电场能的过程
B．图②中电容器刚好放电结束，振荡电路中电流达到最大值
C．在一个周期内，电场能向磁场能转化完成两次
D．在一个周期内，磁场能向电场能转化完成一次
ABC
4.1电磁震荡
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？
新课导入
不断地击打水面
这些都是电磁波！
电磁波是如何产生的呢？
观察振荡电路电流变化情况
动画模拟
实验现象
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
L
C
LC振荡电路
大小和方向都做周期性变化的电流叫振荡电流。
产生振荡电流的电路叫振荡电路。
一、1.振荡电流:
2.振荡电路:
①LC回路：由线圈L和电容器C组成的最简单振荡电路。
②理想的LC振荡电路:
只考虑线圈、电容器的作用，而忽略能量损耗。
观察振荡电路中电压的波形
1.电磁振荡：
在振荡电路产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷、通过线圈的电流，以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性的变化，这种现象叫电磁振荡。
二、振荡的变化规律：
_ _ _
+ + +
L
C
L
C
_
+
电源
用电器
用电器
放电：
电场能
磁场能
磁场能
电场能
充电：
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
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
(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：磁电场能最大，磁场能最小。
放电完毕状态：电磁场能最大，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：
3.电磁振荡的特点：
二、振荡的变化规律：
时 间 t t=0 t=T/4 t=T/2 t=3T/4 t=T
电容器 带电量
电路中 电 流
电场能
磁场能
最大
(A＋、B－)
零
最大
零
零
最大(a→b)
零
最大
最大
(A－、B＋)
零
最大
零
零
最大(b→a)
零
最大
最大
(A＋、B－)
零
最大
零
C
L
S
E
a
－ － － B
+ + + A
b
t＝0时
C
L
S
E
a
B
A
b
t＝T/4时
C
L
S
E
a
+ + + B
－ － － A
b
t＝T/2时
C
L
S
E
a
B
A
b
t＝3T/4时
C
L
S
E
a
－ － － B
+ + + A
b
t＝T时
4.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
二、振荡的变化规律：
例1、在LC振荡电路中，在电容器充电完毕未开始放电时，正确的说法是：
A、电场能正向磁场能转化
B、磁场能正向电场能转化
C、电路里的电场最强
D、电路里的磁场最强
C、电路里的电场最强
课堂研讨：
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
5、电磁振荡中的能量变化
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
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
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
4
2
4
++
_ _
+ +
— —
势能
动能
势能
动能
电场能
磁场能
电场能
磁场能
+ +
_ _
势能
0
i
t
T
T
3T
T
电场能
四、电磁振荡的周期和频率
L1＞L2
C1＞C2
第一次的振荡周期大于第二次的振荡周期
实验探究：
1．周期和频率：
①电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期，
②一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率．
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）．
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
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：①在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；
②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
例2.（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
课堂研讨：
例3.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。
课堂研讨：
i
t
i
t
（1）
（2）
B、任何振荡电路中,总存在能量损耗,使振荡电流 的振幅逐渐减小,这种振荡叫阻尼振荡.如图(2)
A、若没有能量损耗，则振荡电流的振幅将不变 ，这种振荡叫无阻尼振荡。如图：(1)
五、分类：无阻尼振荡和阻尼振荡
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
课堂小结
电磁振荡和机械振动比较
不同点:本质不同的两种运动形式
相同点:各物理量都是随时间做周期性的变化.
电磁振荡 电量 电流 电场 磁场 电场能 磁场能
机械振动 位移 速度 重力势能 动能
1．振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在如图甲所示LC振荡电路中，电容器C极板上的电荷量随时间变化的图线如图乙所示，则在1×10-6s—2×10-6s内，下列说法正确的是（ ）
A．电容器C正在放电
B．电容器C正在充电
C．电场能正在向磁场能转化
D．回路中振荡电流正在逐渐增大
B
2．如图所示为LC振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线，则下列判断中错误的是（ ）
A．在b和d时刻，电路中电流最大
B．在a→b时间内，电场能转变为磁场能
C．a和c时刻，磁场能为零
D．在O→a和c→d时间内，电容器被充电
D
3．如图所示，某LC振荡电路中，L是电阻不计的电感线图，C是电容器。该振荡电路在某一时刻的电场和磁场方向如图所示。不计电磁波的辐射损失，则下列说法正确的是（ ）
A．该时刻电容器正在充电
B．该时刻电路中电流正在减小
C．该时刻电场能正在向磁场能转化
D．该LC振荡电路磁场能量变化的周期为
C
4．某时刻LC振荡电路的自感线圈L中的电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示．下列说法正确的是（ ）
A．若电容器上极板带正电，则电容器正在放电
B．若电容器上极板带负电，则线圈中的电流正在增大
C．若磁场正在增强，则电容器两极板间的电场强度正在增大
D．若磁场正在减弱，则线圈的自感电动势正在减小
A
5．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，电子钟是利用LC振荡电路来计时。有一台电子钟在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快1min。造成这种现象的不可能原因是（ ）
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
A
6．如图甲为电容器上极板电量q随时间t在一个周期内的变化图像，如图乙为LC振荡电路的某一状态，线圈L中磁场方向向上，电容器中电场方向向上，则（ ）
A．t1时刻线圈中自感电动势为零
B．t1-t2时间内LC振荡电路内的电流为逆时针
C．t2-t3中某时刻与图乙状态相对应
D．图乙中电容器极板间电场能逐渐减小
BC
7．如图表示LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（ ）
A．电容器正在充电
B．电感线圈中的磁场能正在减小
C．电感线圈中的电流正在增大
D．线圈中自感电动势正在减小
CD
8．如图是教材讲解LC振荡电路中的一次周期性变化（从图①到图⑤），关于LC振荡电路描述正确的是（ ）
A．从图②到图③的过程是磁场能转化为电场能的过程
B．图②中电容器刚好放电结束，振荡电路中电流达到最大值
C．在一个周期内，电场能向磁场能转化完成两次
D．在一个周期内，磁场能向电场能转化完成一次
ABC