高中物理-選擇性必修2-第四章-1-電磁振蕩

高中物理選擇性必修第二冊

人教版1電磁振蕩1.知道什么是LC振蕩電路和振蕩電流。2.知道LC振蕩電路中振蕩電流的產生過程及回路中的能量轉化情況。3.知道電磁振蕩的周期和頻率公式,并能進行簡單的計算。1.振蕩電流和振蕩電路(1)振蕩電流:大小和①

方向

都做周期性迅速變化的電流。(2)振蕩電路:產生②

振蕩電流

的電路。最簡單的振蕩電路為LC振蕩電路。2.電磁振蕩的過程電容器放電過程:電容器剛要放電時,電容器里的電場最強,電路里的能量全部儲存

在電容器的電場中;電容器開始放電后,由于線圈的自感作用,放電電流由零逐漸增

大,電容器極板上的電荷逐漸③

減少

,電容器里的電場逐漸減弱,線圈的磁場逐

漸增強,電場能逐漸轉化為④

磁場能

,放電完畢時,放電電流達到最大值,電場能

全部轉化為磁場能。1|電磁振蕩的產生和能量變化電容器充電過程:電容器放電完畢后,由于線圈的自感作用,電流會保持原來的⑤

方向

并逐漸減小,電容器將進行⑥

反方向充電

,線圈的磁場逐漸減弱,電容器里的電場逐漸增強,磁場能逐漸轉化為電場能,反方向充電完畢時,電流減小為零,電容器極板上的電荷最多,磁場能全部轉化為電場能。此后,這樣充電和放電的過程反復進行下去。導師點睛(1)振蕩電流是充、放電電流。(2)振蕩電流實際上就是交變電流,由于頻率很高,習慣上稱之為振蕩電流。3.電磁振蕩的實質在振蕩電路產生振蕩電流的過程中,電路中的電流i、電容器極板上的電荷量q、

電容器里的電場強度E、線圈里的磁感應強度B,都在發(fā)生⑦

周期性

的變化。

這種現象就是電磁振蕩。易錯警示電磁振蕩并不是只指振蕩電流的周期性變化,而是指振蕩電路中所涉

及的所有物理量的周期性變化。1.周期T:電磁振蕩完成一次⑧

周期性變化

需要的時間。2.頻率f:在數值上等于單位時間內完成的周期性變化的⑨

次數

。3.LC電路的周期(頻率)公式(1)周期公式:T=⑩

2π

。(2)頻率公式:f=

。其中,周期T、頻率f、自感系數L、電容C的單位分別是秒(s)、赫茲(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。2|電磁振蕩的周期和頻率1.在LC振蕩電路中,電容器放電時間的長短決定于電容C和電感L的數值。(√)2.LC振蕩電路中電容器兩極板上的電荷量為零時,線圈中振蕩電流最大。(√)3.在LC振蕩電路中,電感L和電容C都減小一半,可以使振蕩頻率增大一倍。(

√)4.在LC振蕩電路中,已知電容器的電容為C,振蕩電流i=Imsinωt,則此電路中線圈的

自感系數為ω2C。

(

?)ω=

=

,則L=

。判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“?”。1|電磁振蕩的產生情境

我們的生活離不開貨幣,但是在校園內頻繁使用現金很不方便,尤其是還要找零?，F在我們有了校園一卡通(如圖甲所示),無論是吃飯、打水,還是購買生活用品,只要在校園內帶一張卡就可以,極大地方便了我們的生活。其實校園一卡通的結構并不是十分復雜,卡內主體就是一個集成電路芯片和一個LC振蕩器,如圖乙所示。甲乙問題1.如圖乙所示,先將單刀雙擲開關S撥到b,給電容器C充電,再將開關S撥到a,之后將

會發(fā)生什么現象?說明了什么?提示:電流表G的指針左右擺動。說明電流的方向在做周期性變化。2.圖乙中,為什么電容器放電時電流表G指針往復擺動的幅度越來越小?提示:回路中有能量損失。3.如果能夠適時地把能量補充到振蕩電路中,振蕩電流、電荷量能保持最大值不變嗎?提示:能。4.LC振蕩電流是一種什么性質的電流?按什么規(guī)律變化?提示:LC振蕩電流實質上是交變電流,按正弦(或余弦)規(guī)律變化。電磁振蕩在振蕩電路產生振蕩電流的過程中,電路中的電流、電容器極板上的電荷量,以及電容器里的電場強度、線圈里的磁感應強度都在發(fā)生周期性的變化,這種現象就

是電磁振蕩。電磁振蕩過程分析LC電路中電磁振蕩規(guī)律可用圖表示:(圖中↑表示增大,↓表示減小)固有周期和固有頻率如果沒有能量損失,也不受其他外界條件影響,這時的周期和頻率叫作振蕩電路的

固有周期和固有頻率,簡稱振蕩電路的周期和頻率。LC振蕩電路的周期和頻率公式(1)周期公式:T=2π

;(2)頻率公式:f=

。2|

LC振蕩電路的周期和頻率影響LC振蕩電路的周期和頻率的因素由LC振蕩電路的周期和頻率的公式知,要改變振蕩電路的周期和頻率,必須改變線

圈的自感系數L或電容器的電容C。影響線圈自感系數L的因素有:線圈的大小、形狀、匝數,以及有無鐵芯等。匝數

越多,自感系數L越大,線圈插入鐵芯時的自感系數比無鐵芯時的大。影響平行板電容器電容C的因素有:兩極板的正對面積S、兩極板間電介質的相對介電常數εr,以及兩極板間距d,由C=

判斷電容C的變化情況。電磁振蕩中的電流i、極板間電壓u、極板上的電荷量q、電場強度E、電場能EE、磁感應強度B、磁場能EB隨時間變化的規(guī)律及各量之間的對應關系,如圖所示。3|

LC電路中各量間的對應關系及其變化規(guī)律時刻t0

T電荷量q最多0最多0最多電壓u最大0最大0最大電場能EE最大0最大0最大電場強度E最大0最大0最大電流i0最大0最大0磁場能EB0最大0最大0磁感應強度B0最大0最大0同步同變關系由LC電路中各量間對應關系及變化規(guī)律可以看出,在LC電路發(fā)生電磁振蕩的過程

中,電容器的四個物理量:電荷量q、電壓u、電場強度E、電場能EE是同步同向變

化的,即q↓—u↓—E↓—EE↓(或q↑—u↑—E↑—EE↑)。線圈的三個物理量:振蕩電流i、磁感應強度B、磁場能EB也是同步同向變化的,即i

↑—B↑—EB↑(或i↓—B↓—EB↓)。同步異變關系在LC電路發(fā)生電磁振蕩的過程中,電容器的四個物理量q、u、E、EE與線圈的三個

物理量i、B、EB是同步異向變化的,即q、u、E、EE同時減小時,i、B、EB同時增大,

且它們是同步的。物理量的等式關系振蕩電流i=

,自感電動勢E自=L·

,振蕩周期T=2π

。極值的對應關系

i=0時,q最大,u最大,E最大,EE最大,E自(E自