人教版高中物理选择性必修第二册 第4章 第1节 电磁振荡 课件(共23张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选择性必修第二册 第4章 第1节 电磁振荡 课件(共23张PPT) |
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| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 4.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2026-03-25 00:00:00 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
电磁振荡
第1节
第四章 电磁振荡与电磁波
持续的水波如何产生？
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？
情境引入
请替换此图
要产生持续变化的电流，我们可以通过线圈和电容器组成的电路实现。
电磁振荡的产生及能量变化
第一部分
1.电磁振荡的产生
探究活动一
（1）演示实验，观察电压：
把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照下图连成电路。把电压传感器（或示波器）的两端连在电容器的两个极板上。先把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。观察电脑显器显示的电压波形。
振荡电路中电压波形是什么样的？
E
C
S
L
1.电磁振荡的产生
探究活动一
（3）振荡电流和振荡电路：在实验中，电路的电压发生周期性变化，电路中的电流也发生周期性变化，像这样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；由电感线圈L和电容C组成的电路，成为LC振荡电路。
（2）实验现象：振荡电路中的电压周期性变化
振荡电路中电压波形是什么样的？
E
C
S
L
1.电磁振荡的产生
探究活动二
（1）模拟充放电过程
LC振荡电路中电磁振荡工作原理？
（2）分析LC振荡电路充放电过程中电流、电荷量如何变化呢？
1.电磁振荡的产生
探究活动二
LC振荡电路中电磁振荡工作原理？
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
阶段④：自感线圈给电容器充电，回路中电流从最大减为0，两极板电荷量从0变回最大。
整个电路回到最开始状态。
状态1：电容器电荷量最多，回路无电流。
状态2：电容器无电荷，回路电流最大。
状态3：电容器电荷量最多，回路无电流。
状态4：电容器无电荷，回路电流最大。
状态5：电容器电荷量最多，回路无电流。
阶段③：电容再次放电，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。
阶段②：电容器充电，两极板带上与原来相反电荷，电流保持原来方向继续流动，并逐渐减小到0。
阶段①：电容器开始放电，电流从0开始逐渐增到最大，同时电容器两极板电荷量从最大减为0。
1.电磁振荡的产生
探究活动二
LC振荡电路中电磁振荡工作原理？
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
（3）振荡电路充放电过程中电流、电荷量随时间变化的图像？
电流I
0
电容器
电量Q
0
t
t
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。这种现象就是电磁振荡。
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
2.电磁振荡中的能量变化
探究活动三
思考1：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
思考2：电流大小和线圈L中磁感应强度B大小有关吗？电容器极板电荷量Q和极板间电场强度有关吗？
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
2.电磁振荡中的能量变化
探究活动三
t
0
磁
场
能
电
场
能
2.电磁振荡中的能量变化
探究活动三
如果没有能量损耗，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。
方法：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。
思考3：振荡电路会一直振荡下去吗？
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．公式Ff＝μF压中的压力F压一定等于物体重力的大小
振荡电路工作过程的理解
1
例1
(多选) (2025·河南开封市高二期中)如图所示，i-t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像。在t＝0时刻，回路中电容器的上极板带正电，下列说法中正确的是( )
A.O～a阶段，电容器正在放电，电场能正在向磁场能转化
B.a～b阶段，电容器正在充电，磁场能正在向电场能转化
C.b～c阶段，电容器正在放电，回路中电流沿顺时针方向
D.c～d阶段，电容器正在充电，回路中电流沿逆时针方向
解析O～a阶段，电流逐渐增大，电容器正在放电，电场能正在向磁场能转化，选项A正确；a～b阶段，电流逐渐减小，电容器正在充电，磁场能正在向电场能转化，选项B正确；b～c阶段，电容器正在放电，回路中电流沿顺时针方向，选项C正确；c～d阶段，电容器正在充电，回路中电流沿顺时针方向，选项D错误。故选ABC。
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．公式Ff＝μF压中的压力F压一定等于物体重力的大小
振荡电路工作过程的理解
1
针对练1
(2025·安徽蚌埠高二期末)在LC振荡电路中，某时刻线圈中电流产生的磁场方向和电容器极板的带电情况如图所示，则图示状态( )
A.电容器刚好充电完毕
B.电容器的带电荷量在减小
C.线圈中的电流正在减小
D.磁场能正在向电场能转化
解析：根据安培定则知，电流方向如图所示，则可知此时电容器放电，电容器的带电荷量在减小，A错误，B正确；电容器放电，线圈中的电流正在增大，C错误；电容器放电，电场能正在向磁场能转化，D错误。故选B
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．公式Ff＝μF压中的压力F压一定等于物体重力的大小
振荡电路工作过程的理解
1
针对练2
(2025·河北衡水高二月考)LC振荡电路中，电容器两极板所带电荷量q随时间t变化的关系如图所示，则( )
A.在1×10－6 s时刻，电路中的电流最小
B.在2×10－6s时刻，电路中的磁场能最大
C.2×10－6s至3×10－6s 时间内，电路中的电场能不断增大
D.3×10－6s至4×10－6s 时间内，电容器正在充电
解析：由题图可知，在1×10－6s时刻，电容器所带电荷量为零，电路中的电流最大，故A错误；在2×10－6s时刻，电容器所带电荷量最多，电路中的磁场能最小，故B错误；2×10－6s至3×10－6s时间内，电容器所带电荷量减小，电路中的电场能不断减小，故C错误；3×10－6s至4×10－6s时间内，电容器所带的电荷量不断增多，电容器正在充电，故D正确。故选D。
电磁振荡的周期和频率
第二部分
电磁振荡的周期和频率
探究活动四
如图甲、乙为LC 振荡电路中的q-t图像和i-t图像。
(1)用什么物理量描述LC 振荡电路中各量变化的快慢？
(2)猜想LC 振荡电路中各量的变化快慢与什么因素有关？
E
C
S
L
电磁振荡的周期和频率
探究活动四
实验验证猜想：
实验结论：电容C越大，电容器充放电时间变长，LC电路周期变大；电感L越大，电容器充放电时间变长，LC电路周期变大。
电磁振荡的周期和频率
探究活动四
调整振荡电路的周期和频率
电磁振荡的周期和频率
探究活动四
固有周期（频率）：如果没有能量损耗，也不受其他外界条件的影响，此时的周期和频率只由振荡回路本身特性所决定，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。
现代的实际电路中使用的振荡器多数是晶体振荡器，其工作原理与LC振荡电路的原理基本相同。
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．公式Ff＝μF压中的压力F压一定等于物体重力的大小
电磁振荡的周期和频率
2
例 2
自动体外除颤仪(AED)号称“救命神器”。某款除颤仪的简化电路如图甲所示，由低压直流电源经过电压变换器变成高压电，然后整流成几千伏的直流高压电，对电容器充电。除颤时，经过电感等元件将脉冲电流(如图乙所示)作用于心脏，实施电击治疗，使心脏恢复窦性心律。某次除颤过程中将电容为20μF的电容器充电至6.0kV，电容器在时间t0内放电至两极板间的电压为0。其他条件不变时，下列说法正确的是( )
A.线圈的自感系数L越大，放电脉冲电流的峰值越小
B.线圈的自感系数L越小，电容器的放电时间越长
C.电容器的电容C越小，电容器的放电时间越长
D.在该次除颤过程中，流经人体的电荷量约为120C
解析：线圈的自感系数L越大，对电流的阻碍作用越大，则放电电流越小，放电脉冲电流的峰值也越小，故A正确；振荡电路的振荡周期公式可知，线圈的自感系数L越大，电容器的放电时间越长，故B错误；电容器的电容C越大，电容器放电时间越长，C错误；电容为20μF的电容器充电至6.0kV，则电容器储存电量为Q＝CU＝0.12C，故在该次除颤过程中，流经人体的电荷量约为0.12C，故D错误。故选A
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．公式Ff＝μF压中的压力F压一定等于物体重力的大小
电磁振荡的周期和频率
2
针对练3
特雷门琴是唯一一种不需要接触而演奏的乐器，其原理是利用天线和演奏者的手构成等效电容C，与自感线圈L构成LC振荡电路，通过改变手的位置(手始终不超出天线长度范围)改变电路频率，从而发出不同音调的声音(频率越高，音调越高)。其电路图可简化为如图所示，下列演奏者的做法可以使特雷门琴的音调变高的是( )
A.戴绝缘手套
B.手靠近天线
C.手从手掌变成握拳
D.手在天线长度范围内平行天线向上移动
解析：若使特雷门琴的音调变高，则增大频率即可，根据电容的决定式可知戴绝缘手套、手靠近天线、手在天线长度范围内平行天线向上移动不能减小电容，只有手从手掌变成握拳可以减小电容，从而增大频率，使特雷门琴的音调变高。故选C。
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．公式Ff＝μF压中的压力F压一定等于物体重力的大小
电磁振荡的周期和频率
2
针对练4
(多选)(2025·河南新乡高二月考)如图为参展的某个智能玩具内的LC振荡电路部分，电路中线圈自感系数L＝0.25 H，电容器的电容C＝4 μF，现使电容器上极板带正电，下极板带负电，从接通开关S时开始计时。则下列说法正确的是(取π＝3)( )
A.当t＝1×10－3 s时，电路中电流方向为逆时针方向
B.当t＝1.5×10－3 s时，电场能达到最大
C.当t＝2×10－3 s时，电场能正转化为磁场能
D.当t＝3×10－3 s时，电容器上极板带负电
解析：由周期公式得LC振荡电路的固有周期为T＝6×10－3s，由于t＝1×10－3s＜T，所以当t＝1×10－3s时，电容器正在放电，电路中电流方向为逆时针方向，故A正确；由于t＝1.5×10－3s＝T/4，所以当t＝1.5×10－3s时，电容器放电结束，电场能为零，故B错误；由于T/4＜t＝2×10－3s＜T/2，所以当t＝2×10－3s时，电容器正在反向充电，磁场能正转化为电场能，故C错误；由于t＝3×10－3s＝T/2，所以当t＝3×10－3s时，电容器刚好反向充满电，所以上极板带负电，故D正确。故选AD。
课堂回眸
电磁振荡
第1节
第四章 电磁振荡与电磁波
持续的水波如何产生？
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？
情境引入
请替换此图
要产生持续变化的电流，我们可以通过线圈和电容器组成的电路实现。
电磁振荡的产生及能量变化
第一部分
1.电磁振荡的产生
探究活动一
（1）演示实验，观察电压：
把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照下图连成电路。把电压传感器（或示波器）的两端连在电容器的两个极板上。先把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。观察电脑显器显示的电压波形。
振荡电路中电压波形是什么样的？
E
C
S
L
1.电磁振荡的产生
探究活动一
（3）振荡电流和振荡电路：在实验中，电路的电压发生周期性变化，电路中的电流也发生周期性变化，像这样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；由电感线圈L和电容C组成的电路，成为LC振荡电路。
（2）实验现象：振荡电路中的电压周期性变化
振荡电路中电压波形是什么样的？
E
C
S
L
1.电磁振荡的产生
探究活动二
（1）模拟充放电过程
LC振荡电路中电磁振荡工作原理？
（2）分析LC振荡电路充放电过程中电流、电荷量如何变化呢？
1.电磁振荡的产生
探究活动二
LC振荡电路中电磁振荡工作原理？
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阶段④：自感线圈给电容器充电，回路中电流从最大减为0，两极板电荷量从0变回最大。
整个电路回到最开始状态。
状态1：电容器电荷量最多，回路无电流。
状态2：电容器无电荷，回路电流最大。
状态3：电容器电荷量最多，回路无电流。
状态4：电容器无电荷，回路电流最大。
状态5：电容器电荷量最多，回路无电流。
阶段③：电容再次放电，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。
阶段②：电容器充电，两极板带上与原来相反电荷，电流保持原来方向继续流动，并逐渐减小到0。
阶段①：电容器开始放电，电流从0开始逐渐增到最大，同时电容器两极板电荷量从最大减为0。
1.电磁振荡的产生
探究活动二
LC振荡电路中电磁振荡工作原理？
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（3）振荡电路充放电过程中电流、电荷量随时间变化的图像？
电流I
0
电容器
电量Q
0
t
t
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。这种现象就是电磁振荡。
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
2.电磁振荡中的能量变化
探究活动三
思考1：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
思考2：电流大小和线圈L中磁感应强度B大小有关吗？电容器极板电荷量Q和极板间电场强度有关吗？
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
2.电磁振荡中的能量变化
探究活动三
t
0
磁
场
能
电
场
能
2.电磁振荡中的能量变化
探究活动三
如果没有能量损耗，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。
方法：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。
思考3：振荡电路会一直振荡下去吗？
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．公式Ff＝μF压中的压力F压一定等于物体重力的大小
振荡电路工作过程的理解
1
例1
(多选) (2025·河南开封市高二期中)如图所示，i-t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像。在t＝0时刻，回路中电容器的上极板带正电，下列说法中正确的是( )
A.O～a阶段，电容器正在放电，电场能正在向磁场能转化
B.a～b阶段，电容器正在充电，磁场能正在向电场能转化
C.b～c阶段，电容器正在放电，回路中电流沿顺时针方向
D.c～d阶段，电容器正在充电，回路中电流沿逆时针方向
解析O～a阶段，电流逐渐增大，电容器正在放电，电场能正在向磁场能转化，选项A正确；a～b阶段，电流逐渐减小，电容器正在充电，磁场能正在向电场能转化，选项B正确；b～c阶段，电容器正在放电，回路中电流沿顺时针方向，选项C正确；c～d阶段，电容器正在充电，回路中电流沿顺时针方向，选项D错误。故选ABC。
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．公式Ff＝μF压中的压力F压一定等于物体重力的大小
振荡电路工作过程的理解
1
针对练1
(2025·安徽蚌埠高二期末)在LC振荡电路中，某时刻线圈中电流产生的磁场方向和电容器极板的带电情况如图所示，则图示状态( )
A.电容器刚好充电完毕
B.电容器的带电荷量在减小
C.线圈中的电流正在减小
D.磁场能正在向电场能转化
解析：根据安培定则知，电流方向如图所示，则可知此时电容器放电，电容器的带电荷量在减小，A错误，B正确；电容器放电，线圈中的电流正在增大，C错误；电容器放电，电场能正在向磁场能转化，D错误。故选B
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．公式Ff＝μF压中的压力F压一定等于物体重力的大小
振荡电路工作过程的理解
1
针对练2
(2025·河北衡水高二月考)LC振荡电路中，电容器两极板所带电荷量q随时间t变化的关系如图所示，则( )
A.在1×10－6 s时刻，电路中的电流最小
B.在2×10－6s时刻，电路中的磁场能最大
C.2×10－6s至3×10－6s 时间内，电路中的电场能不断增大
D.3×10－6s至4×10－6s 时间内，电容器正在充电
解析：由题图可知，在1×10－6s时刻，电容器所带电荷量为零，电路中的电流最大，故A错误；在2×10－6s时刻，电容器所带电荷量最多，电路中的磁场能最小，故B错误；2×10－6s至3×10－6s时间内，电容器所带电荷量减小，电路中的电场能不断减小，故C错误；3×10－6s至4×10－6s时间内，电容器所带的电荷量不断增多，电容器正在充电，故D正确。故选D。
电磁振荡的周期和频率
第二部分
电磁振荡的周期和频率
探究活动四
如图甲、乙为LC 振荡电路中的q-t图像和i-t图像。
(1)用什么物理量描述LC 振荡电路中各量变化的快慢？
(2)猜想LC 振荡电路中各量的变化快慢与什么因素有关？
E
C
S
L
电磁振荡的周期和频率
探究活动四
实验验证猜想：
实验结论：电容C越大，电容器充放电时间变长，LC电路周期变大；电感L越大，电容器充放电时间变长，LC电路周期变大。
电磁振荡的周期和频率
探究活动四
调整振荡电路的周期和频率
电磁振荡的周期和频率
探究活动四
固有周期（频率）：如果没有能量损耗，也不受其他外界条件的影响，此时的周期和频率只由振荡回路本身特性所决定，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。
现代的实际电路中使用的振荡器多数是晶体振荡器，其工作原理与LC振荡电路的原理基本相同。
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．公式Ff＝μF压中的压力F压一定等于物体重力的大小
电磁振荡的周期和频率
2
例 2
自动体外除颤仪(AED)号称“救命神器”。某款除颤仪的简化电路如图甲所示，由低压直流电源经过电压变换器变成高压电，然后整流成几千伏的直流高压电，对电容器充电。除颤时，经过电感等元件将脉冲电流(如图乙所示)作用于心脏，实施电击治疗，使心脏恢复窦性心律。某次除颤过程中将电容为20μF的电容器充电至6.0kV，电容器在时间t0内放电至两极板间的电压为0。其他条件不变时，下列说法正确的是( )
A.线圈的自感系数L越大，放电脉冲电流的峰值越小
B.线圈的自感系数L越小，电容器的放电时间越长
C.电容器的电容C越小，电容器的放电时间越长
D.在该次除颤过程中，流经人体的电荷量约为120C
解析：线圈的自感系数L越大，对电流的阻碍作用越大，则放电电流越小，放电脉冲电流的峰值也越小，故A正确；振荡电路的振荡周期公式可知，线圈的自感系数L越大，电容器的放电时间越长，故B错误；电容器的电容C越大，电容器放电时间越长，C错误；电容为20μF的电容器充电至6.0kV，则电容器储存电量为Q＝CU＝0.12C，故在该次除颤过程中，流经人体的电荷量约为0.12C，故D错误。故选A
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．公式Ff＝μF压中的压力F压一定等于物体重力的大小
电磁振荡的周期和频率
2
针对练3
特雷门琴是唯一一种不需要接触而演奏的乐器，其原理是利用天线和演奏者的手构成等效电容C，与自感线圈L构成LC振荡电路，通过改变手的位置(手始终不超出天线长度范围)改变电路频率，从而发出不同音调的声音(频率越高，音调越高)。其电路图可简化为如图所示，下列演奏者的做法可以使特雷门琴的音调变高的是( )
A.戴绝缘手套
B.手靠近天线
C.手从手掌变成握拳
D.手在天线长度范围内平行天线向上移动
解析：若使特雷门琴的音调变高，则增大频率即可，根据电容的决定式可知戴绝缘手套、手靠近天线、手在天线长度范围内平行天线向上移动不能减小电容，只有手从手掌变成握拳可以减小电容，从而增大频率，使特雷门琴的音调变高。故选C。
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．公式Ff＝μF压中的压力F压一定等于物体重力的大小
电磁振荡的周期和频率
2
针对练4
(多选)(2025·河南新乡高二月考)如图为参展的某个智能玩具内的LC振荡电路部分，电路中线圈自感系数L＝0.25 H，电容器的电容C＝4 μF，现使电容器上极板带正电，下极板带负电，从接通开关S时开始计时。则下列说法正确的是(取π＝3)( )
A.当t＝1×10－3 s时，电路中电流方向为逆时针方向
B.当t＝1.5×10－3 s时，电场能达到最大
C.当t＝2×10－3 s时，电场能正转化为磁场能
D.当t＝3×10－3 s时，电容器上极板带负电
解析：由周期公式得LC振荡电路的固有周期为T＝6×10－3s，由于t＝1×10－3s＜T，所以当t＝1×10－3s时，电容器正在放电，电路中电流方向为逆时针方向，故A正确；由于t＝1.5×10－3s＝T/4，所以当t＝1.5×10－3s时，电容器放电结束，电场能为零，故B错误；由于T/4＜t＝2×10－3s＜T/2，所以当t＝2×10－3s时，电容器正在反向充电，磁场能正转化为电场能，故C错误；由于t＝3×10－3s＝T/2，所以当t＝3×10－3s时，电容器刚好反向充满电，所以上极板带负电，故D正确。故选AD。
课堂回眸