2022年高中物理第章电磁振荡电磁波电磁振荡教师用书教科版选修- .pdf

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1、1 1电磁振荡学 习 目 标知 识 脉 络1. 知道什么是LC振荡电路和振荡电流2知道LC回路中振荡电流的产生过程 ( 难点 ) 3知道电磁振荡产生过程中LC回路中能量的转化转换过程，知道阻尼振荡和无阻尼振荡 ( 重点、难点 ) 4知道电磁振荡的周期和频率以及它们在LC回路中的公式，并能够进行简单计算 ( 重点 )振荡电流的产生、电磁振荡 先填空 1振荡电流的产生(1) 把自感线圈L、 电容器C、 示波器、电池组E、 小电阻R和单刀双掷开关S按照图 3-1-1连接成电路， 先把开关S扳到 1，让电容器充电， 稍后再扳到2，让电容器通过线圈放电在示波器的屏上可以看到电流随时间变化的曲线是正弦(

2、或余弦 ) 曲线图 3-1-1振荡电路(2) 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名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 2 (3) 振荡电路：能够产生振荡电流的电路叫振荡电路(4)LC回路：由线圈L和电容器C组成的电路是最简单的振荡电路2电磁振荡在电磁振荡过程中，电容器极板上的电荷量、极板间的电压、 电路中的电流以及电容器两极板间的电场强度、线圈里的磁感应强度都随时间发生周期性变化的现象，电场能

3、和磁场能同时发生周期性的相互转化 再判断 1放电时，由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大( )2振荡电流的大小变化，方向不变( ) 后思考 LC振荡电路在充电过程中极板上的电荷量逐渐增加，充电电流如何变化？【提示】随电容器上充电电荷的增多，充电电流逐渐减小1相关物理量与电路状态的对应情况电路状态时间t 电荷量q 电场能电流i 磁场能0最多最大00 T/400正向最大最大T/2最多最大00 34T 00负向最大最大T 最多最大00 2. 用图像对应分析i、q的变化关系，如图3-1-2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - -

4、- 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 3 图 3-1-21.LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图3-1-3 所示，则 ( ) 图 3-1-3A若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向aB若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板带负电C若磁场正在增强，则电场能正在减小，电容器上极板带正电D若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向bE若电容器放电，则磁场能转化为电场能【解析】若磁场正在减弱，则电流在减小，是充电过程，根据安培定则可确定电流由b向a，电场能增大，上极板带负电，故选项A、B正确；若磁场正在增强，则电流

5、在增大，是放电过程，电场能正在减小，根据安培定则，可判断电流由b向a，上极板带正电，故选项 C正确， D错误；若电容器放电，则电场能转化为磁场能，E错误【答案】ABC 2在如图3-1-4 所示的振荡电流的图像中，表示电容器充电过程的有_；线圈中有最大电流的点是_；电场能转化为磁场能的过程有_名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 4 图 3-1-4【解析】根据i-t图像，充电过程有ab、cd、ef，线圈中有最大电流的点是

6、a、c、e，电场能转化为磁场能的过程有bc、de. 【答案】ab、cd、efa、c、ebc、deLC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，放电阻尼振荡与电磁振荡的周期、频率 先填空 1无阻尼振荡和阻尼振荡(1) 无阻尼振荡：没有能量损失，振幅不变(2) 阻尼振荡：有能量损失，振幅逐渐减小2电磁振荡的周期与频率(1) 周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫做周期(2) 频率：

7、1 s 内完成周期性变化的次数叫频率(3) 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(4) 理论和实验表明，LC振荡电路的周期T和频率f跟电感线圈的自感系数L和电容C的关系是T2LC，f12LC. 式中的T、L、C、f的单位分别为秒(s) 、亨利 (H) 、法拉 (F) 和赫兹 (Hz) 再判断 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 5 1在振荡电路中，电容器充电

8、完毕磁场能全部转化为电场能( )2电容器放电完毕，电流最大( )3L和C越大，电磁振荡的频率越高( ) 后思考 1在LC振荡电路一次全振动的过程中，电容器充电几次？它们的充电电流方向相同吗？【提示】充电两次，充电电流方向不相同2在电磁振荡的过程中，电场能与磁场能相互转化，什么时候磁场能最大？【提示】放电刚结束时，电场能全部转化成了磁场能1几个关系(1) 同步同变关系在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电荷量q、板间电压U、电场强度E、电场能EE是同时同向变化的，即：qUEEE( 或qUEEE)振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步同向变化的，即：iB

9、EB( 或iBEB) (2) 同步异变关系在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量q、E、EE与线圈中的三个物理量i、B、EB是同步异向变化的，即q、E、EE同时减小时，i、B、EB同时增大，且它们的变化是同步的，即：q、E、EE 同步异向变化i、B、EB.2判断振荡过程中各物理量变化的方法电磁振荡过程中各物理量发生周期性变化，若要判断各物理量如何变化，首先要判断是充电过程还是放电过程其方法是：(1) 若电流流向负极板，则为放电过程；(2) 若电流流向正极板，则为充电过程若题目已知电流产生的磁场方向，则根据右手定则判断出电流的方向，然后可判断出是充电过程还是放电过程3如图 3-1-5 所示，LC

10、电路的L不变，C可调，要使振荡的频率从700 Hz 变为 1 400 Hz，则把电容 _到原来的 _名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 6 图 3-1-5【解析】由题意，频率变为原来的2 倍，则周期就变为原来的12，由T2LC，L不变，当C14C0时符合要求【答案】减小144如图 3-1-6 所示振荡电路中，电感L300 H，电容C的范围为25 pF270 pF ，求：图 3-1-6(1) 振荡电流的频率范围；(2)

11、 若电感L10 mH，要产生周期T0.02 s的振荡电流，应配制多大的电容【解析】(1) 根据f12LC，则f112LC1123001062701012 Hz5.6 105 Hz f212LC21230010 6251012 Hz 1.84106 Hz 振荡电流的频率范围是5.6 105 Hz1.84106 Hz. (2) 由T2LC得CT242L则C2421010 3 F103 F. 【答案】(1)5.6 105 Hz1.84106 Hz (2)103 F 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -