2022-2023學(xué)年人教版高二 選擇性必修二 第四章 電磁振蕩 課件3（22張）

1、第四章 電磁振蕩與電磁波4.1電磁振蕩 水波是由機(jī)械振動(dòng)形成的。一顆石子投入水面會(huì)激起一陣漣漪，但是要形成持續(xù)的水波，則需要不斷地?fù)舸蛩妗?電視、廣播接收的是電磁波，要產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，需要持續(xù)變化的電流。怎樣才能產(chǎn)生這樣的電流呢？問題：？ 觀察振蕩電路中電壓的波形觀察 把線圈、電容器、電源和單刀雙擲開關(guān)按照?qǐng)D甲連成電路。把電壓傳感器（或示波器）的兩端連在電容器的兩個(gè)極板上。先把開關(guān)置于電源一側(cè)，為電容器充電；稍后再把開關(guān)置于線圈一側(cè)，使電容器通過線圈放電。觀察電腦顯示器（或示波器）顯示的電壓的波形。一、電磁振蕩的產(chǎn)生想一想與交流電有何區(qū)別？LC振蕩電路：當(dāng)開關(guān)置于線圈一側(cè)時(shí)，由電感線圈L和

2、電容C組成的電路，就是最簡單的振蕩電路，稱為LC振蕩電路。在前面的實(shí)驗(yàn)中，電路的電壓發(fā)生周期性的變化，電路中的電流也發(fā)生周期性的變化。像這樣大小和方向都做周期性迅速變化的電流，叫作振蕩電流，產(chǎn)生振蕩電流的電路叫作振蕩電路 振蕩電流實(shí)際上就是交變電流，不過習(xí)慣上指頻率很高的交變電流電容器充放電和線圈的自感現(xiàn)象共同作用產(chǎn)生的電容器具有充、放電作用線圈具有自感作用 L + + + +CUCULLC電磁振蕩的產(chǎn)生原理一、電磁振蕩的產(chǎn)生電容器剛要放電瞬間，電路中沒有電流，兩極板電荷量最大。電容器開始放電后，由于線圈的自感作用，放電電流不能立刻達(dá)到最大值，而是由0逐漸增大，同時(shí)電容器極板上的電荷逐漸減少。

3、LC電磁振蕩的產(chǎn)生過程一、電磁振蕩的產(chǎn)生到放電完畢時(shí)（如圖b），放電電流達(dá)到最大值，電容器極板上沒有電荷。LC電磁振蕩的產(chǎn)生過程一、電磁振蕩的產(chǎn)生電容器放電完畢時(shí)，由于線圈的自感作用，電流并不會(huì)立即減小為0，而要保持原來的方向繼續(xù)流動(dòng)，并逐漸減小。由于電流繼續(xù)流動(dòng)，電容器充電，電容器兩極板帶上與原來相反的電荷，并且電荷逐漸增多。充電完畢的瞬間，電流減小為0，電容器極板上的電荷最多（如圖c）。LC電磁振蕩的產(chǎn)生過程一、電磁振蕩的產(chǎn)生此后電容器再放電充電完畢的瞬間，電流減小為0，電容器極板上的電荷最多（如圖e）。到反向放電完畢時(shí)（如圖d），放電電流達(dá)到最大值，電容器極板上沒有電荷。再充電這樣不斷地

4、充電和放電，電路中就出現(xiàn)了大小、方向都在變化的電流，即出現(xiàn)了振蕩電流。LC振蕩電路電流的周期性變化一、電磁振蕩的產(chǎn)生在整個(gè)過程中，電路中的電流i、線圈里的磁感應(yīng)強(qiáng)度B都在周期性地變化著（如下圖所示）電容器極板上電荷量的周期性變化一、電磁振蕩的產(chǎn)生在整個(gè)過程中，電容器極板上的電荷量q、電容器里的電場強(qiáng)度E也都在周期性地變化著（如下圖所示）一、電磁振蕩的產(chǎn)生我們把這種電路中的電流i、線圈里的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，電容器極板上的電荷量q、電容器里的電場強(qiáng)度E都周期性地變化的現(xiàn)象叫做電磁振蕩。1、LC電磁振蕩過程中幾個(gè)特殊時(shí)刻各參數(shù)的特征一、電磁振蕩的產(chǎn)生LC回路工作過程具有對(duì)稱性和周期性，可歸結(jié)為：(1)、

5、兩個(gè)物理過程：放電過程：電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，q i充電過程：磁場能轉(zhuǎn)化為電場能， i q(2)、兩個(gè)特殊狀態(tài)：充電完畢狀態(tài)：磁場能向電場能轉(zhuǎn)化完畢，電場能最大，磁場能最小放電完畢狀態(tài)：電場能向磁場能轉(zhuǎn)化完畢，磁場能最大，電場能最小2、LC電磁振蕩的特點(diǎn)：一、電磁振蕩的產(chǎn)生3、LC電磁振蕩的變化規(guī)律：(1)總能量守恒電場能磁場能恒量(2)電場能與磁場能交替轉(zhuǎn)化電場能磁場能充電磁感強(qiáng)度B電容器帶電量電路中電流同步變化同步變化步調(diào)相反兩極間場強(qiáng)E一、電磁振蕩的產(chǎn)生放電itotBot磁場能oqtoEto4、LC電磁振蕩過程中各參數(shù)的變化規(guī)律圖像電場能to一、電磁振蕩的產(chǎn)生二、電磁振蕩中的能量變化阻尼振

6、蕩和無阻尼振蕩 1無阻尼振蕩：在電磁振蕩中，如果沒有能量損失，振蕩可以永遠(yuǎn)持續(xù)下去，振蕩電流的振幅保持不變，這種振蕩叫做無阻尼振蕩，也叫做等幅振蕩。 二、電磁振蕩中的能量變化阻尼振蕩和無阻尼振蕩 2阻尼振蕩：但是，任何電磁振蕩電路中，總存在能量損耗，使振蕩電流的振幅逐漸減小，這種振蕩叫做阻尼振蕩，或叫做減幅振蕩。 （1）振蕩電路中的能量損耗有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（電阻產(chǎn)生焦耳熱），還有一部能量以電磁波的形式輻射出去 （2）如果用振蕩器不斷適時(shí)地將能量補(bǔ)充到振蕩電路中去，以補(bǔ)償能量損耗，就可以得到振幅不變的等幅振蕩。實(shí)際電路中由電源通過電子器件為LC 電路補(bǔ)充能量。三、電磁振蕩的周期和頻率1周期和頻

7、率：電磁振蕩完成一次周期性變化所需的時(shí)間叫做周期，一秒鐘內(nèi)完成周期變化的次數(shù)叫做頻率。LC回路的周期和頻率：由回路本身的特性決定這種由振蕩回路本身特性所決定的振蕩周期（或頻率）叫做振蕩電路的固有周期（或固有頻率），簡稱振蕩電路的周期（或頻率）。 2在一個(gè)周期內(nèi)，振蕩電流的方向改變兩次；電場能（或磁場能）完成兩次周期性變化。隨堂思考與討論LC電路的周期（頻率）與哪些因素有關(guān)？ 電容較大時(shí)，電容器充電、放電的時(shí)間長些還是短些？線圈的自感系數(shù)較大時(shí)，電容器充電、放電時(shí)間長些還是短些？ 根據(jù)上面的討論結(jié)果，定性地講，LC電路的周期（頻率）與電容C、電感L的大小有什么關(guān)系？三、電磁振蕩的周期和頻率3、LC 回路的周期和頻率公式 （1）式中各物理量T、L、C、f 的單位分別是s、H、F、Hz（2）適當(dāng)?shù)剡x擇電容器和線圈，可使振蕩電路物