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1、4.1电电磁振磁振荡荡人教版（人教版（2019）物理选择性必修第二册）物理选择性必修第二册 第四章第四章问题？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？LCLC振荡电路振荡电路大小和方向都做周期性迅速变化的电流叫振荡电流。大小和方向都做周期性迅速变化的电流叫振荡电流。产生振荡电流的电路叫振荡电路。产生振荡电流的电路叫振荡电路。1.振荡电流振荡电流:2.振荡电路振荡电路:LC回路：回路：由线圈由线圈L L和电容器和电容器C C组成的最简单振荡电路。
2、组成的最简单振荡电路。理想的理想的LC振荡电路振荡电路:只考虑线圈、电容器的作用，而忽略能量损耗。只考虑线圈、电容器的作用，而忽略能量损耗。振荡电流实际上就是交变电流，习惯上指频率很高的交变电流一、一、电磁振荡的产生电磁振荡的产生放电过程电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由0逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐减少。到放电完毕时，放电电流达到最大值，电容器极板上没有电荷。2、振荡的变化规律：一、一、电磁振荡的产生电磁振荡的产生充电过程 电容器放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为0，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小。由于电流继续流动，电容
3、器充电，电容器两极板带上与原来相反的电荷，并且电荷逐渐增多。充电完毕的瞬间，电流减小为0，电容器极板上的电荷最多。2、振荡的变化规律：一、一、电磁振荡的产生电磁振荡的产生3 3、电磁振荡、电磁振荡电流、电量的变化图像电流、电量的变化图像 4 4、电磁振荡、电磁振荡的图象分析的图象分析电流电流I I0 0t t+-电容器电容器电量电量Q Q0 0t t+-+-+-+-正向放电正向放电正向充电正向充电反向放电反向放电反向充电反向充电二、二、振荡的变化规律振荡的变化规律振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫作振荡电流。振荡电路：能够产生振荡电流的电路。想一想与交流电有何区别？LC振荡电路：
4、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，称为LC振荡电路。二、二、振荡的变化规律振荡的变化规律汉武帝汉武帝电容器充电结束，两极板电荷量最大。电容器开始放电，回路中电流从0开始逐渐增大。两极板电荷量减少。自感线圈给电容器反向充电结束，回路中电流为0，两极板电荷量最大。电容器开始放电，回路中电流开始逐渐增大，两极板电荷量减少。自感线圈再次给电容器反向充电结束，回路中电流为0，两极板电荷量最大。LC电磁振荡的产生过程汉武帝汉武帝LC振荡电路电流的周期性变化振荡电路电流的周期性变化电容器极板上电荷量的周期性变化电容器极板上电荷量的周期性变化汉武帝汉武帝1、LC电磁振
5、荡过程中几个特殊时刻各参数的特征汉武帝汉武帝LC回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为：(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(2)、两个特殊状态：充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小2、LC电磁振荡的特点：汉武帝汉武帝3、LC电磁振荡的变化规律电磁振荡的变化规律：(1)总能量守恒电场能磁场能恒量总能量守恒电场能磁场能恒量(2)电场能与磁场能交替转化电场能与磁场能交替转化电场能磁场能充电充电磁感强度B电容器带电量电路中电流同同步步变变化化同同步步变变化化
6、步调相反步调相反两极间场强E汉武帝汉武帝itotBot磁场能oqtoEto4、LC电磁振荡过程中各参数的变化规律图像电场能to汉武帝汉武帝 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。电磁振荡电磁振荡 一一个个周周期期性性变变化化放电放电充充电电充充电电放电放电+-+-q=Qm i=0q=Qm i=0q=0 i=Imq=0 i=Im二、二、振荡的变化规律振荡的变化规律(1)两个物理过程：两个物理过程：放电过程：电场能转化为磁场能，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，充
7、电过程：磁场能转化为电场能，q i充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小。充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小。放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小。放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小。LC回路工作过程具有回路工作过程具有对称性对称性和和周期性周期性，可归结为：，可归结为：(2)两个特殊状态：两个特殊状态：1.电磁振荡的特点：电磁振荡的特点：二、二、振荡的变化规律振荡的变化规律(1)总能量守恒电场能磁场能恒量总能量守恒电场能磁场能恒量电场能电场能磁场能磁场能放电放电充电充电2.电磁振荡的变化规律电磁
8、振荡的变化规律(2)电场能与磁场能交替转化电场能与磁场能交替转化电容器电压电容器电压电容器带电量电容器带电量电路中电流电路中电流同同步步变变化化同同步步变变化化步调相反步调相反二、电磁振荡的产生二、电磁振荡的产生 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?iv q(u)h E磁磁 Ek E电电 Ep振振荡荡电电路路+放电
9、放电放电放电充电充电充电充电单单摆摆(1)与电场能与电场能有关的因素：有关的因素：电场能电场能电场线密度电场线密度电容器带电量电容器带电量q电容器极板间电压电容器极板间电压U电场强度电场强度E4 4、与电场能有关的因素：、与电场能有关的因素：C5 5、与磁场能有关的因素：、与磁场能有关的因素：磁场能磁场能磁感线密度磁感线密度磁感强度磁感强度B线圈中电流线圈中电流 iC电场能电场能电场线密度电场线密度电容器带电量电容器带电量q电容器极板间电压电容器极板间电压U电场强度电场强度E1、(多选)如图甲为LC振荡电路，其中图乙描绘的是流过电路中M点的电流随时间变化规律的图线，假设回路中电流顺时针方向为正
10、.则下列说法正确的是A.在第1 s末到第2 s末的过程中电容器 正在向外电路放电 B.在第1 s末到第2 s末的过程中电容器 的下极板带负电C.在第2 s末到第3 s末的过程中M点的 电势比N点的电势低D.在第2 s末到第3 s末的过程中电路中电场能正在逐渐减小随堂训练随堂训练2.如图所示为振荡电路在某一时刻的电容器带电情况和电感线圈中的磁感线方向情况.由图可知，电感线圈中的电流正在_(填“增大”“减小”或“不变”).如果电流的振荡周期为T104 s，电容C250 F，则线圈的电感L_ H.图图10减小106解析根据磁感线方向，应用安培定则可判断出电流方向，从而可知电容器在充电，电流会越来越小
11、.3.(多选)在LC振荡电路中，若某个时刻电容器极板上的电荷量正在增加，则A.电路中的电流正在增大B.电路中的电场能正在增加C.电路中的电流正在减小D.电路中的电场能正在向磁场能转化BC4.4.如如图图所所示示为为理理想想LCLC振振荡荡回回路路，某某时时刻刻电电容容器器极极板板带带电电情情况况和和线线圈圈中中的磁场方向如图，下列哪些说法是正确的（的磁场方向如图，下列哪些说法是正确的（）A.A.此时此时电容器电容器正在充电正在充电 B.B.此时此时线圈中的磁场能线圈中的磁场能在减少在减少 C.C.若若在线圈中插入铁芯，振荡电流的频率增大在线圈中插入铁芯，振荡电流的频率增大 D.D.若若增大电容
12、器极板间距，振荡电流的频率增大增大电容器极板间距，振荡电流的频率增大D DD.磁场能正在向电场能转化磁场能正在向电场能转化5.5.某某时刻时刻LC回路的状态如图所示回路的状态如图所示,则此时刻则此时刻()A.振荡电流振荡电流i 正在减小正在减小B.振荡电流振荡电流i 正在增大正在增大C.电场能正在向磁场能转化电场能正在向磁场能转化 CL由电流方向和电容器上电量可判断电路中正在充电由电流方向和电容器上电量可判断电路中正在充电.AD6.6.LC回路中电容器两端的电压随时间变化的关系如图所示回路中电容器两端的电压随时间变化的关系如图所示,则则()A.在时刻在时刻t1,电路中的电流最大电路中的电流最大
13、B.在时刻在时刻t2,电路中的磁场能最大电路中的磁场能最大C.在时刻在时刻t2至至t3,电路中电场能不断增大电路中电场能不断增大D.在时刻在时刻t3至至t4,电容的带电量不断增大电容的带电量不断增大UOt1t2t3t4tBC6.6.（多选）多选）对振荡电路，下列说法正确的是（对振荡电路，下列说法正确的是（）B.B.振荡电路中，电场能与磁场能的转化周期为振荡电路中，电场能与磁场能的转化周期为 A A.振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的时间为振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的时间为 C.C.振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化周期为振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化周期为 D.D.振
14、荡过程中，线圈内磁感应强度的变化周期为振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化周期为 CDCD+放电放电7.7.在在如如图图甲甲所所示示的的振振荡荡电电路路中中，电电容容器器极极板板间间电电压压随随时时间间变变化化的的规规律律如如图图乙乙所所示示，规规定定电电路路中中振振荡荡电电流流逆逆时时针针方方向向为为正正方方向向，则则电电路路中中振振荡荡电电流随时间变化的图像流随时间变化的图像是是（）D D8.此图是充电还是放电？此图是充电还是放电？+_ _ _ _ _ _ _ _ _答:放电_ _ _+1.LC振荡电路产生的振荡电流振荡电路产生的振荡电流是高频正弦交流电。是高频正弦交流电。2.LC振荡电路产生的振荡电流物理原因是电容器的充放电作用和线圈振荡电路产生的振荡电流物理原因是电容器的充放电作用和线圈 的自感的自感 作用；作用；3.在解决振荡电路振荡过程类问题时，请记住：在解决振荡电路振荡过程类问题时，请记住：流系磁，荷联电，电磁变化恰相反。流系磁，荷联电，电磁变化恰相反。4.LC回路：回路：课课 堂堂 小小 结结C LS-+Ot q U E Oti B q=CUE=U/dB i=BS课课 堂堂 小小 结结LCI磁磁场场能能q电电场场能能BUE第二第二第一第一课课 堂堂 小小 结结课后作业课后作业课本练习与应用课本练习与应用