人教版選修3－4 14.2 電磁振蕩 學(xué)案.doc

14.2 電磁振蕩 學(xué)案 知識導(dǎo)學(xué) 學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，首先要明確一些相關(guān)的基本概念，掌握振蕩電流的產(chǎn)生和電磁振蕩的過程，lc振蕩電路的周期和頻率，及影響周期和頻率的因素，學(xué)會公式t=2,f=的應(yīng)用，一定要注意理論與實踐相結(jié)合，由于電磁振蕩是本節(jié)，也是本章內(nèi)容的重點，在電磁波的應(yīng)用方面有著舉足輕重的作用，所以我們必須理解和掌握電磁振蕩的產(chǎn)生原理，尤其是lc振蕩電路.知識梳理1.幾個基本概念：大小和方向都隨時間做_的電流叫振蕩電流，能夠產(chǎn)生振蕩電流的電器叫_.在lc回路產(chǎn)生振蕩電流的過程中，電容器極板上的電荷、通過線圈的電流以及跟電荷和電流相聯(lián)系的電場和電磁場都發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象叫_.2.lc回路中產(chǎn)生的電磁振蕩：（1）lc回路中的振蕩電流是由于電容器通過自感線圈（可產(chǎn)生自感電動勢，阻礙通過線圈的電流的變化）不斷充、放電產(chǎn)生的，按_規(guī)律做周期性變化.（2）在lc回路產(chǎn)生振蕩電流的過程中，磁場能（由通過線圈中的電流產(chǎn)生）和電場能（由電容器極板上的電荷產(chǎn)生）之間不斷地相互轉(zhuǎn)化著.電容器放電階段，_能轉(zhuǎn)化為_能.放電完畢瞬間，電場能為_，振蕩電流及磁場能達(dá)到_.然后電容器被反向充電，在此階段，_能轉(zhuǎn)化為_.充電完畢瞬間，磁場能為零，電容器極板上的電荷量及電場能達(dá)_.3.lc振蕩電路的周期只取決于_和_，即由lc回路本身的性質(zhì)決定，和電容器所帶電荷量q，極板間的電壓u，線圈中的電流i均無關(guān).疑難突破電磁振蕩的產(chǎn)生過程剖析：電磁振蕩過程中電流及電容器上電荷量隨時間的變化關(guān)系如圖所示.振蕩過程中的電流，極板上的電荷量、電壓、電場能和磁場能的對應(yīng)關(guān)系如下表所示.時間t0t/4t/23t/4t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e最大0最大0最大電流i0最大0最大0典題精講【例1】 lc振蕩電路的電容c=556 pf，電感l(wèi)=1 mh，若能向外發(fā)射電磁波，則其波長為多少米？電容器極板所帶電荷量從最大變?yōu)榱?，?jīng)過的最短時間是多少秒？思路解析：根據(jù)t=2，該電路的振蕩周期t為t=2=23.14=4.6810-6 slc振蕩電路周期即其發(fā)射的電磁波的周期，又由c=有，電磁波的波長=ct=3.01084.6810-6 m=1 404 m電容器極板上所帶電荷量由最大變?yōu)榱?，?jīng)過的最短時間為.t=1.1710-7 s.答案：1 404 m 1.1710-7 s綠色通道：lc電路產(chǎn)生的電磁振蕩，其周期和頻率由電路本身性質(zhì)決定，即t=2，而在一個周期內(nèi)電容器充放電各兩次.變式訓(xùn)練1:在lc振蕩電路中，電容器上的帶電荷量從最大值變化到零的最短時間是（ )a. b. c. d.2答案：b變式訓(xùn)練2:在lc振蕩電路中,線圈自感系數(shù)l=210-4 h,電容器的電容c=210-6 f,則電路中的電流從零變到最大經(jīng)過的最短時間為_s.答案：3.1410-5【例2】有一lc振蕩電路，線圈自感系數(shù)的變化范圍是0.10.4 mh,電容器電容的變化范圍是49 pf，試求該電路產(chǎn)生的振蕩電流的頻率的變化范圍.思路解析：fmax=7.96106 hzfmin=hz=2.66106 hz.答案：2.661067.96106 hz綠色通道:對于lc電路的周期t與自感系數(shù)l和電容c的關(guān)系是t=2.變式訓(xùn)練:在線圈l和可變電容器c組成的振蕩電路中，線圈的自感系數(shù)可從4 mh變到0.1 h，電容器的電容可從3.6 pf變到90 pf，那么這個振蕩電路的最高頻率和最低頻率各是多少千赫？答案：1 327 khz 53 khz 問題探究 問題：在學(xué)習(xí)完本節(jié)后，你是否覺得電磁振蕩與簡諧運動雖然本質(zhì)不同，但又具有共同的特點？試結(jié)合以前學(xué)過的知識，作出簡單比較. 導(dǎo)思：在此問題中，我們首先應(yīng)該明確，電磁波也是一種波，它跟其他波一樣，都具有波的共性，但它與機械波有區(qū)別，最大的區(qū)別就是電磁波既可以在介質(zhì)中傳播又可以在真空中傳播.而電磁波又可以由電磁振蕩產(chǎn)生，簡諧運動是機械運動中的一個特例.自然而然就把這兩者聯(lián)系了起來.從獲得能量的方式，能量的轉(zhuǎn)化，變化規(guī)律，最大值及周期幾個方面進(jìn)行比較，對電磁振蕩和簡諧運動有一個具體而深刻的了解. 探究：首先從能量方面入手，我們知道在簡諧運動中動能與勢能周期性地相互轉(zhuǎn)化，而在電磁振蕩中，磁場能與電場能也相互轉(zhuǎn)化；其次還有它們相關(guān)的幾個物理量的周期性變化，這都是它們共同特點的體現(xiàn). 探究結(jié)論： 電磁振蕩與簡諧運動的比較用電源給電容器c充電，使lc回路中具有一定能量用外力把單擺拉離平衡位置，使單擺具有一定能量電容器內(nèi)電場