物理人教版（2019）选择性必修第二册4.1电磁振荡（共20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20张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 13.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-04-15 07:56:13 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
第四章 电磁振荡与电磁波
人教版（2019）选修 第二册
4.1 电磁振荡
1.通过实验，了解电磁振荡。
2.体会LC振荡电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化过程及其相关物理量的变化情况。
3.了解LC振荡电路固有周期和固有频率的公式，了解实际生产生活中调节振荡电路频率的基本方法。
学习目标
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？
导入新课
实例 通过线圈和电容器组成的电路，来产生持续变化的电流。
L
C
A
L
C
E
S
A
L
C
S
E
+
+
+
-
-
-
电路分析
A
L
C
S
E
+
+
+
-
-
-
现象：电路中产生迅速周期性变化的电流，且逐渐减小；
L越小、C越小，周期越小。
演示：观察振荡电路中电流的波形
1.振荡电流：
2.振荡电路：
3.LC振荡电路
想一想与交变电流有何区别？
结构： 电感线圈L
电容器C
总结
L
C
大小和方向都做周期性迅速变化的电流
能够产生振荡电流的电路。
结论：电磁振荡是电容器充放电和线圈的自感现象共同作用产生的。
1.产生原理
-
-
-
-
+
+
+
+
i
如图，电容器充电完毕，与电感线圈L组成LC电路。
思考：
电容器开始放电后，放电电流能立刻达到最大值吗？而当电容器放电完毕，放电电流能立刻减为0吗？
电容器和电感线圈分别起起到什么作用？
一、电磁振荡的产生
时刻
电荷量q
电场E
电流i
磁场B
最大
最强
0
0
0
0
最大
最强
0
0
最大
最强
最大
最强
0
0
最大
最强
0
0
总结：这样不断地充电和放电，电路中就出现了大小、方向都在变化的电流，这就是振荡电流。
电磁振荡过程
时刻
电荷量q 最大 0 最大 0 最大
电流i 0 最大 0 最大 0
放电
充电
放电
充电
i
q
o
o
t
t
振荡电路电流及电容器极板电荷量的周期性变化
电磁振荡：
2.建立概念
L
C
L：
i、B
C：q
L：i
思考：q、u、i、E、B都是周期性变化的，其中基本的物理量是什么？
⑴同步变化
q、u、E
C：
u∝q
E∝q
⑵步调相反变化
C 相关的量
(q、u、E)
L 相关的量
(i、B)
步调相反变化
在这个过程中，电容器极板上的电荷q，电路中的电流 i，电容器里的电场强度E，线圈里的磁感应强度B，都在发生周期性的变化，这种现象叫作电磁振荡。
针对练1 如图所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯泡D正常发光，现突然断开S，并开始计时，能正确反映电容器a极板上电荷量q及LC回路中电流i(规定顺时针方向为正)随时间变化的图像是(图中q为正值，表示a极板带正电) ( )
BC
在机械振动中，动能与势能周期性地相互转化。那么电磁振荡中能量是如何转化的
电场能
磁场能
充电
放电
两个过程
放电过程
充电过程
两个状态
放电完毕
充电完毕
二、电磁振荡中的能量变化
电场能 磁场能
磁场能 电场能
q↓ → i↑
q↑ → i↓
磁场能最大，电场能最小
电场能最大，磁场能最小
2.无阻尼振荡（等幅振荡）
1.阻尼振荡
t
i
0
转化为内能
以电磁波的形式辐射
思考：振荡电流振幅减小的原因有哪些？从能量视角分析一下。
i
针对练2 如图所示，LC振荡电路中，已知某时刻电流i沿顺时针方向，且正在增大，则 ( )
A.A板带正电
B.A、B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
依据 判断方法
电流流向
物理量的变化
能量变化
流向带正电的极板---充电
流向带负电的极板---放电
电荷量q(u、E)增大---充电
电荷量q(u、E)减小---放电
电场能增加---充电
磁场能增加---放电
小结: LC振荡电路充、放电过程的判断
1.周期和频率
2.影响周期和频率的因素
1s 内完成周期性变化的次数叫作频率。
电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫作周期。
定性分析：
L越大，阻碍电流变化的能力越强，电容器的充电时间会越长。
C越大，电容器的充电时间会越长；
L
C
i
猜想：
影响因素是自感系数L的大小和电容C的大小。
三、电磁振荡的周期和频率
⑴T、f 的决定因素：
⑵公式
振荡电路的固有周期和固有频率
改变周期（或频率）的方法：
L：线圈的大小、形状、匝数、有无铁芯
由频率与周期关系可得
由 LC 电路本身决定。
例题 在LC 振荡电路中，线圈的自感系数为30μH，可调电容C的可调范围为1.2～270pF。求振荡电路的频率范围。
解：根据LC振荡电路的频率公式
可知，此振荡电路的频率范围是1.77×106—2.65×107Hz。
针对练3 为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C 置于储罐中，电容C 可通过开关S 与电感L 或电源相连，如图所示。当开关从a 拨到b 时，由电感L 与电容C 构成的回路中产生振荡电流。
现知道平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，平行板电容器的电容与两极板间是否有电介质存在着确定的关系，当两极板间充入电介质时，电容增大。
问：当储罐内的液面高度降低时，所测得的 LC 回路振荡电流的频率如何变化？
解：当罐中液面高度降低时，电容器极板间的介电常数变小，则电容器的电容C 减小，根据
可知测得的 LC 回路振荡电流的频率变高。
电磁
振荡
周期性的
变化
放电
q↓ i↑
im
q＝0
反向
充电
q↑
i↓
放电
q↓ i↑
q＝0
im
充
电
q↑
i↓
i＝0
qm
+
+
+
+
-
-
-
-
qm
i＝0
+
+
+
+
-
-
-
-
课堂小结
课堂小结
第四章 电磁振荡与电磁波
人教版（2019）选修 第二册
4.1 电磁振荡
1.通过实验，了解电磁振荡。
2.体会LC振荡电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化过程及其相关物理量的变化情况。
3.了解LC振荡电路固有周期和固有频率的公式，了解实际生产生活中调节振荡电路频率的基本方法。
学习目标
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？
导入新课
实例 通过线圈和电容器组成的电路，来产生持续变化的电流。
L
C
A
L
C
E
S
A
L
C
S
E
+
+
+
-
-
-
电路分析
A
L
C
S
E
+
+
+
-
-
-
现象：电路中产生迅速周期性变化的电流，且逐渐减小；
L越小、C越小，周期越小。
演示：观察振荡电路中电流的波形
1.振荡电流：
2.振荡电路：
3.LC振荡电路
想一想与交变电流有何区别？
结构： 电感线圈L
电容器C
总结
L
C
大小和方向都做周期性迅速变化的电流
能够产生振荡电流的电路。
结论：电磁振荡是电容器充放电和线圈的自感现象共同作用产生的。
1.产生原理
-
-
-
-
+
+
+
+
i
如图，电容器充电完毕，与电感线圈L组成LC电路。
思考：
电容器开始放电后，放电电流能立刻达到最大值吗？而当电容器放电完毕，放电电流能立刻减为0吗？
电容器和电感线圈分别起起到什么作用？
一、电磁振荡的产生
时刻
电荷量q
电场E
电流i
磁场B
最大
最强
0
0
0
0
最大
最强
0
0
最大
最强
最大
最强
0
0
最大
最强
0
0
总结：这样不断地充电和放电，电路中就出现了大小、方向都在变化的电流，这就是振荡电流。
电磁振荡过程
时刻
电荷量q 最大 0 最大 0 最大
电流i 0 最大 0 最大 0
放电
充电
放电
充电
i
q
o
o
t
t
振荡电路电流及电容器极板电荷量的周期性变化
电磁振荡：
2.建立概念
L
C
L：
i、B
C：q
L：i
思考：q、u、i、E、B都是周期性变化的，其中基本的物理量是什么？
⑴同步变化
q、u、E
C：
u∝q
E∝q
⑵步调相反变化
C 相关的量
(q、u、E)
L 相关的量
(i、B)
步调相反变化
在这个过程中，电容器极板上的电荷q，电路中的电流 i，电容器里的电场强度E，线圈里的磁感应强度B，都在发生周期性的变化，这种现象叫作电磁振荡。
针对练1 如图所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯泡D正常发光，现突然断开S，并开始计时，能正确反映电容器a极板上电荷量q及LC回路中电流i(规定顺时针方向为正)随时间变化的图像是(图中q为正值，表示a极板带正电) ( )
BC
在机械振动中，动能与势能周期性地相互转化。那么电磁振荡中能量是如何转化的
电场能
磁场能
充电
放电
两个过程
放电过程
充电过程
两个状态
放电完毕
充电完毕
二、电磁振荡中的能量变化
电场能 磁场能
磁场能 电场能
q↓ → i↑
q↑ → i↓
磁场能最大，电场能最小
电场能最大，磁场能最小
2.无阻尼振荡（等幅振荡）
1.阻尼振荡
t
i
0
转化为内能
以电磁波的形式辐射
思考：振荡电流振幅减小的原因有哪些？从能量视角分析一下。
i
针对练2 如图所示，LC振荡电路中，已知某时刻电流i沿顺时针方向，且正在增大，则 ( )
A.A板带正电
B.A、B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
依据 判断方法
电流流向
物理量的变化
能量变化
流向带正电的极板---充电
流向带负电的极板---放电
电荷量q(u、E)增大---充电
电荷量q(u、E)减小---放电
电场能增加---充电
磁场能增加---放电
小结: LC振荡电路充、放电过程的判断
1.周期和频率
2.影响周期和频率的因素
1s 内完成周期性变化的次数叫作频率。
电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫作周期。
定性分析：
L越大，阻碍电流变化的能力越强，电容器的充电时间会越长。
C越大，电容器的充电时间会越长；
L
C
i
猜想：
影响因素是自感系数L的大小和电容C的大小。
三、电磁振荡的周期和频率
⑴T、f 的决定因素：
⑵公式
振荡电路的固有周期和固有频率
改变周期（或频率）的方法：
L：线圈的大小、形状、匝数、有无铁芯
由频率与周期关系可得
由 LC 电路本身决定。
例题 在LC 振荡电路中，线圈的自感系数为30μH，可调电容C的可调范围为1.2～270pF。求振荡电路的频率范围。
解：根据LC振荡电路的频率公式
可知，此振荡电路的频率范围是1.77×106—2.65×107Hz。
针对练3 为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C 置于储罐中，电容C 可通过开关S 与电感L 或电源相连，如图所示。当开关从a 拨到b 时，由电感L 与电容C 构成的回路中产生振荡电流。
现知道平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，平行板电容器的电容与两极板间是否有电介质存在着确定的关系，当两极板间充入电介质时，电容增大。
问：当储罐内的液面高度降低时，所测得的 LC 回路振荡电流的频率如何变化？
解：当罐中液面高度降低时，电容器极板间的介电常数变小，则电容器的电容C 减小，根据
可知测得的 LC 回路振荡电流的频率变高。
电磁
振荡
周期性的
变化
放电
q↓ i↑
im
q＝0
反向
充电
q↑
i↓
放电
q↓ i↑
q＝0
im
充
电
q↑
i↓
i＝0
qm
+
+
+
+
-
-
-
-
qm
i＝0
+
+
+
+
-
-
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课堂小结
课堂小结