高中物理電磁振蕩

1、一、振蕩電流一、振蕩電流: :GCSL實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)：如圖：先把開關(guān)板到電池組如圖：先把開關(guān)板到電池組一邊，給電容器充電。稍后一邊，給電容器充電。稍后再把開關(guān)板到線圈一邊，讓再把開關(guān)板到線圈一邊，讓電容器通過線圈放電。電容器通過線圈放電。1.振蕩電流振蕩電流：這種電路產(chǎn)生的大小和方向做周期：這種電路產(chǎn)生的大小和方向做周期性變化的電流，叫振蕩電流。性變化的電流，叫振蕩電流。2.能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路振蕩電路。如圖所示。如圖所示是一種簡單的振蕩電路，稱為是一種簡單的振蕩電路，稱為LC振蕩電路振蕩電路。說明：由說明：由LC回路產(chǎn)生的振蕩電流也是種交變電流，只是它的頻率比

2、照回路產(chǎn)生的振蕩電流也是種交變電流，只是它的頻率比照明用交變電流的頻率高得多。明用交變電流的頻率高得多。3.LC回路產(chǎn)生的振蕩電流按正弦規(guī)律變化。回路產(chǎn)生的振蕩電流按正弦規(guī)律變化。CLSE + + + +二、電磁振蕩的產(chǎn)生：二、電磁振蕩的產(chǎn)生：電容器電容器具有充、放電作用線圈線圈具有自感作用L + + + +CUCULL1 1、電磁振蕩的產(chǎn)生原理：、電磁振蕩的產(chǎn)生原理：電磁振蕩是電容器充電磁振蕩是電容器充放電和線圈的自感現(xiàn)放電和線圈的自感現(xiàn)象共同作用產(chǎn)生的象共同作用產(chǎn)生的. .二、電磁振蕩的產(chǎn)生：二、電磁振蕩的產(chǎn)生：C+ + + + Ri2、電磁振蕩的產(chǎn)生過程：、電磁振蕩的產(chǎn)生過程：二、電磁振

3、蕩的產(chǎn)生：二、電磁振蕩的產(chǎn)生：i正向正向放電放電反向反向放電放電正向正向充電充電反向反向充電充電+ + + +tqot0 時(shí)間時(shí)間t t = 0 t=T/4 t=T/2 t=3T/4 t=T電容器電電容器電量量q電感上電電感上電流流i電場(chǎng)能電場(chǎng)能磁場(chǎng)能磁場(chǎng)能 最最 大大 上上 + 下下零零零零零零零零零零零零零零零零零零零零最大最大最大最大最大最大 最最 大大 上上 + 下下 最最 大大 上上 下下+ 最最 大大正正 方方 向向 最最 大大負(fù)負(fù) 方方 向向最大最大最大最大(1)、兩個(gè)物理過程：、兩個(gè)物理過程：放電過程；放電過程；電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，q i充電過程：充電過程：

4、磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，q i充電完畢狀態(tài)：充電完畢狀態(tài)：磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，電場(chǎng)磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，電場(chǎng)能最大，磁場(chǎng)能最小。能最大，磁場(chǎng)能最小。放電完畢狀態(tài)：放電完畢狀態(tài)：電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，磁場(chǎng)電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，磁場(chǎng)能最大，電場(chǎng)能最小。能最大，電場(chǎng)能最小。LC回路工作過程具有回路工作過程具有對(duì)稱性對(duì)稱性和和周期性周期性，可歸結(jié)為：，可歸結(jié)為：(2)、兩個(gè)特殊狀態(tài)：、兩個(gè)特殊狀態(tài)：1 1、電磁振蕩的特點(diǎn)：、電磁振蕩的特點(diǎn)：(1)總能量守恒電場(chǎng)能磁場(chǎng)能恒量總能量守恒電場(chǎng)能磁場(chǎng)能恒量電場(chǎng)能磁場(chǎng)能放電放電充電充電2 2、電磁振蕩的變化規(guī)律：、電磁振蕩的變化規(guī)律：(

5、2)電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能交替轉(zhuǎn)化電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能交替轉(zhuǎn)化磁感強(qiáng)度B電容器帶電量電路中電流同步變化同步變化同步變化同步變化步調(diào)相反步調(diào)相反兩極間場(chǎng)強(qiáng)E(3)變化規(guī)律的圖象描述：變化規(guī)律的圖象描述：qtotEot電場(chǎng)能oito磁場(chǎng)能toBto 返回返回放電放電放電放電充電充電充電充電+ + + +振蕩電路振蕩電路單單 擺擺例例1:電磁振蕩和機(jī)械振動(dòng)對(duì)比電磁振蕩和機(jī)械振動(dòng)對(duì)比:六、電磁振蕩的周期和頻率六、電磁振蕩的周期和頻率1周期周期T：電磁振蕩完成一次周期性變化需：電磁振蕩完成一次周期性變化需 要的時(shí)間要的時(shí)間2頻率頻率f：一秒種內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)：一秒種內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)3LC回路的周期和頻率：

6、回路的周期和頻率： T= f=注：注：LC回路的周期和頻率只取決于電感線圈的自感系數(shù)和電容器回路的周期和頻率只取決于電感線圈的自感系數(shù)和電容器的電容，與電容器帶電量、板間電壓及回路中的電流都無關(guān)的電容，與電容器帶電量、板間電壓及回路中的電流都無關(guān)4T、L、C、f的單位分別是秒、享、法、的單位分別是秒、享、法、赫赫LC2LC21B CLC回路中電容兩端的電壓隨時(shí)間變化的回路中電容兩端的電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示，則關(guān)系如圖所示，則 ( ) A. 在時(shí)刻在時(shí)刻t1，電路中的電流最大，電路中的電流最大 B. 在時(shí)刻在時(shí)刻t2 ，電路中的磁場(chǎng)能最大，電路中的磁場(chǎng)能最大 C. 在時(shí)刻在時(shí)刻t2至至t3

7、，電路中電場(chǎng)能不斷增，電路中電場(chǎng)能不斷增大大 D. 在時(shí)刻在時(shí)刻t3至至t4，電容的帶電量不斷增，電容的帶電量不斷增大大t0t1t2t3t4U例題：例題：1. 某時(shí)刻某時(shí)刻LC回路的狀態(tài)如圖所示，則此時(shí)刻回路的狀態(tài)如圖所示，則此時(shí)刻振蕩電流振蕩電流 i 正在減小正在減小 （ ）振蕩電流振蕩電流 i 正在增大正在增大電場(chǎng)能正在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化電場(chǎng)能正在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化D. 磁場(chǎng)能正在向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化磁場(chǎng)能正在向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化CL+ + + +由電流方向和電容由電流方向和電容器上電量可判斷電器上電量可判斷電路中正在充電。路中正在充電。A D 3.如圖所示的如圖所示的LC振蕩電路正處在振蕩過振蕩電路正處在振蕩過程中

8、，某時(shí)刻程中，某時(shí)刻L中的磁場(chǎng)和中的磁場(chǎng)和C中的電場(chǎng)如圖所中的電場(chǎng)如圖所示，可知示，可知 ( )A、電容器中的電場(chǎng)強(qiáng)度正在增大、電容器中的電場(chǎng)強(qiáng)度正在增大B、線圈中磁感強(qiáng)度正在增大、線圈中磁感強(qiáng)度正在增大C、該時(shí)刻電容器帶電量最多、該時(shí)刻電容器帶電量最多D、該時(shí)刻振蕩電流達(dá)最大值、該時(shí)刻振蕩電流達(dá)最大值CL A由磁場(chǎng)方向可由磁場(chǎng)方向可判斷回路中電判斷回路中電流方向，進(jìn)而流方向，進(jìn)而判斷是充電還判斷是充電還是放電是放電六、電磁振蕩的周期和頻率六、電磁振蕩的周期和頻率1周期周期T：電磁振蕩完成一次周期性變化需：電磁振蕩完成一次周期性變化需 要的時(shí)間要的時(shí)間2頻率頻率f：一秒種內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)

9、：一秒種內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)3LC回路的周期和頻率：回路的周期和頻率： T= f=注：注：LC回路的周期和頻率只取決于電感線圈的自感系數(shù)和電容器回路的周期和頻率只取決于電感線圈的自感系數(shù)和電容器的電容，與電容器帶電量、板間電壓及回路中的電流都無關(guān)的電容，與電容器帶電量、板間電壓及回路中的電流都無關(guān)4T、L、C、f的單位分別是秒、享、法、的單位分別是秒、享、法、赫赫LC2LC21例欲增大例欲增大LC電路的頻率，下列可行的是【電路的頻率，下列可行的是【 】 A增大電容器的初始電荷增大電容器的初始電荷 B增大電容器兩極板的正對(duì)面積增大電容器兩極板的正對(duì)面積 C增大電容器兩極板間的距離增大電容器兩極

10、板間的距離 D增加線圈的匝數(shù)增加線圈的匝數(shù)LC振蕩電路中產(chǎn)生振蕩電路中產(chǎn)生15MHz的振蕩電流，已有的振蕩電流，已有300PF的電容器，則應(yīng)選用自感系數(shù)是享的電容器，則應(yīng)選用自感系數(shù)是享的線圈，這個(gè)振蕩電流的周期是秒的線圈，這個(gè)振蕩電流的周期是秒(2)與磁場(chǎng)能有關(guān)的因素：與磁場(chǎng)能有關(guān)的因素：磁場(chǎng)能磁感線密度磁感強(qiáng)度B線圈中電流 i(1)與電場(chǎng)能有關(guān)的因素：與電場(chǎng)能有關(guān)的因素：電場(chǎng)能電場(chǎng)能電場(chǎng)線密度電場(chǎng)線密度電容器帶電量電容器帶電量q電容器極板間電壓電容器極板間電壓u電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度E1、與電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能有關(guān)的因素、與電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能有關(guān)的因素：振蕩電流的振幅保持不變，即作等幅振蕩。振蕩電流的振幅

11、逐漸變小，即作減幅振蕩。返回返回 例題：例題：LC振蕩電路中電容器極板上電量振蕩電路中電容器極板上電量q 隨時(shí)間隨時(shí)間t變化的圖線如圖，由圖可知：變化的圖線如圖，由圖可知： A、在、在t1時(shí)刻電路中的磁場(chǎng)能最小時(shí)刻電路中的磁場(chǎng)能最小B、從、從t1到到t2 ，電路中的電流值不斷變小，電路中的電流值不斷變小C、從、從t2到到t3 ，電容器不斷充電，電容器不斷充電D、在、在t4時(shí)刻電容器的電場(chǎng)能最小時(shí)刻電容器的電場(chǎng)能最小qtt1t2t3t4o 答案：答案：ACD 課堂練習(xí)：課堂練習(xí)： 1、 LC振蕩電路中某時(shí)的狀態(tài)如振蕩電路中某時(shí)的狀態(tài)如圖，試作出圖，試作出 qt 和和It 圖線。圖線。 + +-

12、- - -qtqtitit 2、在在LC振蕩電路中，在電容器充電完畢未開振蕩電路中，在電容器充電完畢未開始放電時(shí)，正確的說法是：始放電時(shí)，正確的說法是： A、電場(chǎng)能正向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化、電場(chǎng)能正向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化 B、磁場(chǎng)能正向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化、磁場(chǎng)能正向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化 C、電路里的電場(chǎng)最強(qiáng)、電路里的電場(chǎng)最強(qiáng) D、電路里的磁場(chǎng)最強(qiáng)、電路里的磁場(chǎng)最強(qiáng)C、電路里的電場(chǎng)最強(qiáng)、電路里的電場(chǎng)最強(qiáng)返回返回 LC振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的物理原因物理原因是是電容器的充放電作用和線圈的自感電容器的充放電作用和線圈的自感 作用；作用； LC振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的物理實(shí)質(zhì)物理實(shí)質(zhì)是是電場(chǎng)能和磁場(chǎng)

13、能的周期性轉(zhuǎn)換。電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的周期性轉(zhuǎn)換。 在解決振蕩電路問題時(shí)，電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能的交在解決振蕩電路問題時(shí)，電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能的交替轉(zhuǎn)化是解決問題的線索和關(guān)鍵；與電場(chǎng)能和磁場(chǎng)替轉(zhuǎn)化是解決問題的線索和關(guān)鍵；與電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能相關(guān)的各量的變化規(guī)律是解決問題的依據(jù)；能相關(guān)的各量的變化規(guī)律是解決問題的依據(jù)；qt 和和It 圖線及其相互轉(zhuǎn)化是解決問題的直觀手段。圖線及其相互轉(zhuǎn)化是解決問題的直觀手段。作業(yè)：作業(yè)：閱讀教材，并將電磁振蕩與機(jī)械振動(dòng)類比閱讀教材，并將電磁振蕩與機(jī)械振動(dòng)類比1、振蕩電流：、振蕩電流：大小和方向都做周期性變化的電流叫做振蕩電流大小和方向都做周期性變化的電流叫做振蕩電流能夠產(chǎn)生振蕩電流的電

14、路叫做振蕩電路能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路2、振蕩電路：、振蕩電路：3、理想的、理想的LC振蕩電路：振蕩電路： (2)理想的理想的LC振蕩電路振蕩電路:只考慮電感、電容的作用，而只考慮電感、電容的作用，而忽略能量損耗忽略能量損耗 (1)LC回路：由線圈回路：由線圈L和電容和電容C組成的最簡單振蕩電路。組成的最簡單振蕩電路。返回返回學(xué)習(xí)目的：學(xué)習(xí)目的： 1 1、認(rèn)識(shí)、認(rèn)識(shí) LC LC 回路產(chǎn)生電磁振蕩的現(xiàn)象，回路產(chǎn)生電磁振蕩的現(xiàn)象，了解振蕩電流產(chǎn)生的物理原因，理解振蕩電了解振蕩電流產(chǎn)生的物理原因，理解振蕩電流產(chǎn)生的物理實(shí)質(zhì)，掌握振蕩電路的變化規(guī)流產(chǎn)生的物理實(shí)質(zhì)，掌握振蕩電路的變化規(guī)律。律。 2 2、通過電磁振蕩的觀察和分析，培養(yǎng)、通過電磁振蕩的觀察和分析，培養(yǎng)綜合運(yùn)用物理知識(shí)分析問題、解決問題的綜合運(yùn)用物理知識(shí)分析問題、解決問題的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。學(xué)習(xí)重點(diǎn)：學(xué)習(xí)重點(diǎn)： LCLC回路的工作過程及相關(guān)物理量的變回路的工作過程及相