人教版(新教材)高中物理選擇性必修2學(xué)案3：4 1 電磁振蕩

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE14.1電磁振蕩〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1．知道什么是振蕩電流和振蕩電路。2．知道LC振蕩電路中振蕩電流的產(chǎn)生過程，知道電磁振蕩過程中能量轉(zhuǎn)化情況。3．知道電磁振蕩的周期和頻率，知道LC電路的周期和頻率與哪些因素有關(guān)，并會進(jìn)行相關(guān)的計算?！贾R梳理〗一、電場振蕩的產(chǎn)生及能量變化1．振蕩電流：大小和方向都做迅速變化的電流。2．振蕩電路：能產(chǎn)生的電路。最簡單的振蕩電路為LC振蕩電路。3．LC振蕩電路的放電、充電過程如圖所示，將開關(guān)S擲向1，先給電容器充電，再將開關(guān)擲向2，從此時起，電容器要對線圈放電。(1)電容器放電：由于線圈的作用，放電電流不會立刻達(dá)到最大值，而是由零逐漸增大，同時電容器極板上的電荷逐漸。放電完畢時，極板上的電荷量為零，放電電流達(dá)到。該過程電容器的全部轉(zhuǎn)化為線圈的。(2)電容器充電：電容器放電完畢時，由于線圈的作用，電流并不會立刻減小為零，而要保持原來的方向繼續(xù)流動，并逐漸減小，電容器開始，極板上的電荷逐漸，電流減小到零時，充電結(jié)束，極板上的電荷最多。該過程中線圈的又全部轉(zhuǎn)化為電容器的。4．電磁振蕩的實質(zhì)在電磁振蕩過程中，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(yīng)強度B，都在，電場能和磁場能也隨著做周期性的。二、電磁振蕩的周期和頻率1．電磁振蕩的周期T：電磁振蕩完成一次需要的時間。2．電磁振蕩的頻率f：周期的倒數(shù)，數(shù)值等于單位時間內(nèi)完成的的次數(shù)。如果振蕩電路沒有能量損失，也不受其他外界條件影響，這時的周期和頻率分別叫作振蕩電路的周期和頻率。3．LC電路的周期和頻率公式：T＝2πeq\r(LC)，f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC)).其中：周期T、頻率f、電感L、電容C的單位分別是秒(s)、赫茲(Hz)、亨利(H)、法拉(F)?！颊n堂探究〗一、振蕩過程中各物理量的變化情況給LC電路提供能量后，利用電容器的充放電作用和線圈產(chǎn)生自感的作用，使LC電路中產(chǎn)生電流，同時電容器極板上電荷量q及與q相關(guān)聯(lián)的電場(E，U，EE)，通電線圈的電流i及與i相關(guān)聯(lián)的磁場(B，EB)都發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象，稱電磁振蕩。其中，產(chǎn)生的大小和方向都周期性變化的電流稱振蕩電流。產(chǎn)生振蕩電流的電路稱振蕩電路。最簡單的振蕩電路是LC振蕩電路。1．各物理量變化情況一覽表2．振蕩電流、極板帶電荷量隨時間的變化圖像，如圖所示二、LC電路中各量間的變化規(guī)律及對應(yīng)關(guān)系1．同步同變關(guān)系在LC電路發(fā)生電磁振蕩的過程中，電容器上的物理量：帶電荷量q、電場強度E、電場能EE是同步同向變化的，即q↓—E↓—EE↓(或q↑—E↑—EE↑)。振蕩線圈上的物理量：振蕩電流i、磁感應(yīng)強度B、磁場能EB也是同步同向變化的，即i↓—B↓—EB↓(或i↑—B↑—EB↑)。2．同步異變關(guān)系在LC電路產(chǎn)生電磁振蕩的過程中，電容器上的三個物理量q、E、EE與線圈中的三個物理量i、B、EB是同步異向變化的，即q、E、EE同時減小時，i、B、EB同時增大，且它們是同步的，也即q、E、EE↑i、B、EB↓。3．物理量的等式關(guān)系線圈上的振蕩電流i＝eq\f(Δq,Δt)，自感電動勢E自＝L·eq\f(Δi,Δt)，振蕩周期T＝2πeq\r(LC)。4．極值、圖像的對應(yīng)關(guān)系如圖所示，i＝0時，q最大，E最大，EE最大，E自(E自為自感電動勢)最大。q＝0時，i最大，B最大，EB最大，E自＝0。對于電場E與磁場B以及電場能EE與磁場能EB隨時間變化的圖像有這樣的對應(yīng)關(guān)系。圖像能更直觀地反映同步異變關(guān)系和極值對應(yīng)關(guān)系。5．自感電動勢E自與i-t圖像的關(guān)系由E自＝L·eq\f(Δi,Δt)知，E自∝eq\f(Δi,Δt)是i-t圖像上某點處曲線切線的斜率k的絕對值。所以，利用圖像可分析自感電動勢隨時間的變化和極值?！嫉淅觥嚼?如圖所示，LC振蕩電路中，已知某時刻電流i沿順時針方向,且正在增大,則()A.A板帶正電 B.A、B兩板間的電壓在增大C.電容器C正在充電 D.電場能正在轉(zhuǎn)化為磁場能例2(多選)如圖所示,L為一電阻可忽略的線圈,D為一燈泡,C為電容器,開關(guān)S處于閉合狀態(tài),燈泡D正常發(fā)光,現(xiàn)突然斷開S,并開始計時,能正確反映電容器a極板上電荷量q及LC回路中電流i(規(guī)定順時針方向為正)隨時間變化的圖像是(圖中q為正值,表示a極板帶正電)()

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖知識梳理〗一、周期性振蕩電流自感減少最大值電場能磁場能自感反向充電增多磁場能電場能周期性地變化著轉(zhuǎn)化二、周期性變化周期性變化固有固有〖典例精析〗例1〖答案〗D〖解析〗電流i正在增大,磁場能增大,電容器在放電,電場能減小,電場能轉(zhuǎn)化為磁場能,選項C錯誤,D正確;由題圖中i方向可知B板帶正電,選項A錯誤;由于電容器放電,電荷量減少,兩板間的電壓在減小,選項B錯誤。例2〖答案〗BC〖解析〗S斷開前,線圈L短路,線圈中電流從上到下,電容器不帶電;S斷開時,線