高中物理教科版选修3-4课件：第三章　1.电磁振荡:22张PPT

课件22张PPT。第三章　电磁振荡　电磁波1.电磁振荡1.了解振荡电流的产生过程;知道什么叫振荡电路,知道LC回路是一种最简单的振荡电路.
2.通过实验了解LC回路中电磁振荡的产生过程;知道什么叫阻尼振荡和无阻尼振荡.
3.了解LC振荡电路的固有周期和固有频率,并能根据公式分析有关问题.1.振荡电流的产生　电磁振荡
(1)振荡电流和振荡电路.
①振荡电流:大小和方向都随时间做周期性迅速变化的电流称为振荡电流.
②振荡电路:能够产生振荡电流的电路.由线圈L和电容器C 组成的电路是最简单的振荡电路,称为LC振荡电路.
(2)电磁振荡.
在振荡电路里产生振荡电流的过程中,电容器极板上的电荷量、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.电场和磁场周期性的相互转变的过程也就是电场能和磁场能周期性相互转化的过程,我们把这种现象称为电磁振荡.振荡电流和我们前面学习过的交变电流有什么关系?
提示:振荡电流实际上就是交变电流,由于频率很高,习惯上称之为振荡电流.2.无阻尼振荡和阻尼振荡
(1)无阻尼振荡:在电磁振荡中,如果没有能量损失,振荡将永远持续下去,振荡电流的振幅应该永远保持不变.这种振荡叫做无阻尼振荡.
(2)阻尼振荡:由于电路中有电阻,电路中的能量有一部分要转化成内能,还有一部分能量以电磁波的形式辐射到周围空间去了,这样,振荡电路中的能量逐渐损耗,振荡电流的振幅逐渐减小,直到停止振荡.这种振荡叫做阻尼振荡.3.电磁振荡的周期和频率
(1)概念:
电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫做周期,1 s内完成周期性变化的次数叫频率.振荡电路里发生无阻尼振荡时的周期和频率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.
(2)表达式:
LC振荡电路的周期T和频率f跟电感线圈的电感L和电容器的电容某种电子钟是利用LC振荡电路制成的,在家使用一段时间后发现每昼夜总是快1 min,怎样调节可使电子钟走时准确?
提示:把电容C适当调大一些.探究一探究二电磁振荡的产生过程探究一探究二LC回路中产生电磁振荡的过程:已经充电的电容器刚要放电的瞬间,电路里没有电流,线圈中没有磁场,电容器两极板上的电荷最多.此时电场能最大,磁场能为0.
电容器开始放电后,由于电感线圈对交变电流的阻碍作用,放电电流不能立即达到最大值,而是由零逐渐增大,线圈产生的磁场逐渐增强,同时电容器极板上的电压逐渐减小,到放电完毕的瞬间,电容器极板上没有电荷,放电电流达到最大值.在这个过程中,电容器里的电场能逐渐减小,线圈中的磁场能逐渐增大,到放电完毕的瞬间,电场能全部转化为磁场能.
电容器放电完毕的瞬间,由于线圈自感作用,电流要保持原方向继续流动并减小,电容器反方向充电,极板上的电荷逐渐增多,电场能逐渐增大,磁场能逐渐减小,到充电完毕,电场能最大,磁场能为0.
此后,这样不断充电和放电,电路中就出现了周期性变化的振荡电流.探究一探究二对LC回路周期和频率的理解
实验表明:电容或电感增大时,周期增大,频率减小;电容或电感减对上述关系的理解要注意以下四点:
(1)LC回路的周期、频率都由电路本身的特性(电感L和电容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(H)、法(F)、赫(Hz).
(3)电感L和电容C在LC振荡电路中既是能量的转换器,又决定着这种转换的快慢,电感L或电容C越大,能量转换时间越长,故周期也越大.探究一探究二【例题1】 在LC回路产生电磁振荡的过程中,下列说法不正确的是(　　)
A.电容器放电完毕时,回路中电场能最小
B.回路中电流值最大时,回路中磁场能最大
C.电容器极板上的电荷量最多时,电场能最大
D.回路中电流值最小时,电场能最小
解析:电容器放电结束时,电容器极板间场强为零,电场能最小,选项A正确;回路中电流最大时,线圈周围的磁场最强,磁场能最大,选项B正确;电容器极板上的电荷量最多时,电场最强,磁场能最小,而电场能最大,选项C正确;回路中电流最小时,磁场能最小,而电场能最大,故选项D错误,应选D.
答案:D反思电磁振荡中“电”不仅指电容器两极板上的电荷,也指该电荷产生的电场(电场强度、电势差、电场能);“磁”指该电流产生的磁场(磁场能、磁感应强度).电磁振荡是电荷、电场、电流、磁场都随时间做周期性变化的过程.【例题2】 在LC振荡电路中,线圈的电感L=2.5 mH,电容C=4 μF.
(1)该回路的周期多大?
(2)设t=0时,电容器上电压最大,在t=9.0×10-3 s时,通过线圈的电流是增大还是减小,这时电容器是处在充电过程还是放电过程?
点拨:=6.28×10-4 s. 答案:(1)6.28×10-4 s　(2)线圈中的电流减小,电容器处在反向充电过程中(2)电容器充、放电过程中电流的变化特征:电容器充电过程中,电容器带的电荷量越来越多,电流越来越小,充电完毕时,电流为零;电容器放电过程中,电容器带的电荷量越来越少,电流越来越大,放电完毕时,电流最大.
触类旁通例题2中,当t=1.5×10-4 s时,电容器处于充电过程还是放电过程?
答案:放电过程1 2 3 41关于LC振荡电路中的振荡电流,下列说法中正确的是 (　　)
A.振荡电流最大时,电容器两极板间的电场强度最大
B.振荡电流为零时,线圈中自感电动势为零
C.振荡电流增大的过程中,线圈中的磁场能转化成电场能
D.振荡电流减小的过程中,线圈中的磁场能转化为电场能
解析:振荡电流最大时,处于电容器放电结束瞬间,电场强度为零,选项A错误.振荡电流为零时,LC回路振荡电流改变方向,这时的电流变化最快,电流变化率最大,线圈中自感电动势最大,选项B错误.振荡电流增大时,线圈中电场能转化为磁场能,选项C错误.振荡电流减小时,线圈中磁场能转化为电场能,选项D正确.
答案:D1 2 3 42如图所示为某时刻LC振荡电路所处的状态,则该时刻 (　　)
A.振荡电流i在增大
B.电容器正在放电
C.磁场能正在向电场能转化
D.极板间的电场强度在减小
解析:通过题图所示电流方向知,电容器在充电,振荡电流i在减小,电容器上的电荷量正在增大,两极板间的电场强度在增大,磁场能正在向电场能转化.故C正确,A、B、D错误.
答案:C1 2 3 43在LC振荡电路中,电容器上带的电荷量从最大值变化到零所需的最短时间是(　　)答案:B 1 2 3 44一个智能玩具的声响开关与LC振荡电路中电流有关,下图为该玩具内的LC振荡电路部分,已知线圈的电感L=0.25 H,电容器的电容C=4 μF.在电容器开始放电时(取t=0),上极板带正电,下极板带负电,当t=2.0×10-3 s时,问:
(1)电容器的上极板带何种电?
(2)电路中电流的方向如何?1 2 3 4方向继续流动,只是大小从最大值逐渐减小至零,故t时刻电路中的电流方向为逆时针.
答案:(1)负电　(2)逆时针