4.1 电磁振荡 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册(共18张PPT)
文档属性
| 名称 | 4.1 电磁振荡 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册(共18张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 20.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-03-12 19:19:11 | ||
图片预览
文档简介
(共18张PPT)
学习目标
1、理解电磁振荡、振荡电流、振荡电路和LC振荡电路的概念
2、知道电磁振荡的周期与频率，会用其分析、解释有关的简单问题。
3、经历LC回路中振荡电流的产生过程，体会定性分析推理的方法。
4、经历从机械振动到电磁振荡类比过程，体会类比推理的方法。
4.1电磁振荡
一、电磁振荡的产生
1、振荡电流：大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流。
3、LC振荡电路：
2、振荡电路：能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路。
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、电磁振荡过程电量和电流的变化情况
放电 充电 放电 充电
q最大，u最大
i最小，B最小
t
q/i
0
q最小，u最小
i最大，B最大
q最大，u最大
i最小，B最小
q最小，u最小
i最大，B最大
q最大，u最大
i最小，B最小
周而复始
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。
放电
反向充电
反向放电
充电
电场能
所以，在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能会发生周期性的转化。
磁场能
电场能
磁场能
电场能
二、电磁振荡的能量
1、LC振荡电路规律总结：
①电量电流都是按正弦规律周期性变化的，充电时q减小，i增大，放电时i减小，q增大
②电量q与电场强度E、电场能E电对应，电流i与磁感应强度B、磁场能E磁对应，也在周期性变化，总能量E不变。
2、LC振荡电路充、放电过程的判断方法：
（1）根据电流流向判断，当电流流向带正电的极板时，处于充电过程；反之，处于放电过程。
（2）根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电荷量q（U、E）增大时，处于充电过程；反之，处于放电过程。
（3）根据能量判断：电场能增加时，充电；磁场能增加时，放电。
新课讲授
3、无阻尼振荡与阻尼振荡
（1）无阻尼振荡：在电磁振荡中，如果没有能量损失，振荡电流的振幅保持不变，这种振荡叫做无阻尼振荡，也叫做等幅振荡。
（2）阻尼振荡：任何电磁振荡电路中，总存在能量损耗，使振荡电流的振幅逐渐减小，这种振荡叫做阻尼振荡，或叫做减幅振荡。
①阻尼振荡时一部分能量转化成热量，一部分能量变成电磁波辐射出去。
②如果用振荡器不断地将电源的能量补充到振荡电路中去，就可以保持等幅振荡。
三、电磁振荡周期和频率
1、周期和频率：
（1）周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。
（2）频率：1 s内完成的周期性变化的次数。
（3）振荡电路里在不受其他外界条件影响下发生无阻尼振荡时的周期和频率叫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。
新课讲授
新课讲授
2、LC振荡电路周期和频率的表达式
（1）周期公式：
单位：秒（s）
（2）频率公式：
单位：赫兹（Hz）
（3）改变周期的方法
L：线圈的大小、形状、匝数、铁芯。
（4）LC回路的周期和频率由回路本身的特性决定
3、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。
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。
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。
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
练习、如图所示，LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，则（ ）
A. A板带正电
B. AB两板间的电压在增大
C. 电容器C正在充电
D. 电场能正在转化为磁场能
D
练习（多选）在LC振荡电路中，某时刻电路中的电流方向如图所示，且电流正在减小，则该时刻（ ）
A.电容器上极板带正电，下极板带负电
B.电容器上极板带负电，下极板带正电
C.电场能正在向磁场能转化
D.磁场能正在向电场能转化
BD
练习、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
D
练习、如图为发射电磁波的LC振荡电路，某时刻电路中电流方向如图所示，此时电容器的上极板带正电，下极板带负电，则下列说法正确的是（ ）
A．电容器正在放电
B．电流正在减小
C．线圈中的磁场能正在增大
D．电容器中的电场能正在减小
B
课堂练习
练习、在如图甲的振荡电路中，电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙，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
练习、（多选）为了测量储罐中不导电液体的高度，设计如图电路。电容C的两极板插入储罐的液体中，先将开关S接a，待电容器充满电后，再接b，由电感L与电容C构成的回路产生振荡电流，根据振荡电流的振荡频率变化情况确定测量储罐中液体的高度。下列分析正确的是（ ）
A．若电流振荡频率减小，则电容器电容减小，罐中液面下降
B．若电流振荡频率减小，则电容器电容增大，罐中液面上升
C．若电流振荡频率增大，则电容器电容减小，罐中液面下降
D．若电流振荡频率增大，则电容器电容增大，罐中液面上升
BC
课堂练习
学习目标
1、理解电磁振荡、振荡电流、振荡电路和LC振荡电路的概念
2、知道电磁振荡的周期与频率，会用其分析、解释有关的简单问题。
3、经历LC回路中振荡电流的产生过程，体会定性分析推理的方法。
4、经历从机械振动到电磁振荡类比过程，体会类比推理的方法。
4.1电磁振荡
一、电磁振荡的产生
1、振荡电流：大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流。
3、LC振荡电路：
2、振荡电路：能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路。
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、电磁振荡过程电量和电流的变化情况
放电 充电 放电 充电
q最大，u最大
i最小，B最小
t
q/i
0
q最小，u最小
i最大，B最大
q最大，u最大
i最小，B最小
q最小，u最小
i最大，B最大
q最大，u最大
i最小，B最小
周而复始
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。
放电
反向充电
反向放电
充电
电场能
所以，在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能会发生周期性的转化。
磁场能
电场能
磁场能
电场能
二、电磁振荡的能量
1、LC振荡电路规律总结：
①电量电流都是按正弦规律周期性变化的，充电时q减小，i增大，放电时i减小，q增大
②电量q与电场强度E、电场能E电对应，电流i与磁感应强度B、磁场能E磁对应，也在周期性变化，总能量E不变。
2、LC振荡电路充、放电过程的判断方法：
（1）根据电流流向判断，当电流流向带正电的极板时，处于充电过程；反之，处于放电过程。
（2）根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电荷量q（U、E）增大时，处于充电过程；反之，处于放电过程。
（3）根据能量判断：电场能增加时，充电；磁场能增加时，放电。
新课讲授
3、无阻尼振荡与阻尼振荡
（1）无阻尼振荡：在电磁振荡中，如果没有能量损失，振荡电流的振幅保持不变，这种振荡叫做无阻尼振荡，也叫做等幅振荡。
（2）阻尼振荡：任何电磁振荡电路中，总存在能量损耗，使振荡电流的振幅逐渐减小，这种振荡叫做阻尼振荡，或叫做减幅振荡。
①阻尼振荡时一部分能量转化成热量，一部分能量变成电磁波辐射出去。
②如果用振荡器不断地将电源的能量补充到振荡电路中去，就可以保持等幅振荡。
三、电磁振荡周期和频率
1、周期和频率：
（1）周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。
（2）频率：1 s内完成的周期性变化的次数。
（3）振荡电路里在不受其他外界条件影响下发生无阻尼振荡时的周期和频率叫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。
新课讲授
新课讲授
2、LC振荡电路周期和频率的表达式
（1）周期公式：
单位：秒（s）
（2）频率公式：
单位：赫兹（Hz）
（3）改变周期的方法
L：线圈的大小、形状、匝数、铁芯。
（4）LC回路的周期和频率由回路本身的特性决定
3、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。
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。
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。
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
练习、如图所示，LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，则（ ）
A. A板带正电
B. AB两板间的电压在增大
C. 电容器C正在充电
D. 电场能正在转化为磁场能
D
练习（多选）在LC振荡电路中，某时刻电路中的电流方向如图所示，且电流正在减小，则该时刻（ ）
A.电容器上极板带正电，下极板带负电
B.电容器上极板带负电，下极板带正电
C.电场能正在向磁场能转化
D.磁场能正在向电场能转化
BD
练习、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
D
练习、如图为发射电磁波的LC振荡电路，某时刻电路中电流方向如图所示，此时电容器的上极板带正电，下极板带负电，则下列说法正确的是（ ）
A．电容器正在放电
B．电流正在减小
C．线圈中的磁场能正在增大
D．电容器中的电场能正在减小
B
课堂练习
练习、在如图甲的振荡电路中，电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙，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
练习、（多选）为了测量储罐中不导电液体的高度，设计如图电路。电容C的两极板插入储罐的液体中，先将开关S接a，待电容器充满电后，再接b，由电感L与电容C构成的回路产生振荡电流，根据振荡电流的振荡频率变化情况确定测量储罐中液体的高度。下列分析正确的是（ ）
A．若电流振荡频率减小，则电容器电容减小，罐中液面下降
B．若电流振荡频率减小，则电容器电容增大，罐中液面上升
C．若电流振荡频率增大，则电容器电容减小，罐中液面下降
D．若电流振荡频率增大，则电容器电容增大，罐中液面上升
BC
课堂练习