【课件】电磁振荡 高二物理同步课件（人教版2019选择性必修第二册）.pptx

1 电磁振荡选择性必修 第二册第四章 电磁振荡与电磁波1、通过实验，了解电磁振荡。知道、通过实验，了解电磁振荡。知道LC振荡电路中电荷、电场、磁场振荡电路中电荷、电场、磁场的动态变化情况及电动势与磁场能的转化情况。（物理观念）的动态变化情况及电动势与磁场能的转化情况。（物理观念）2、经历从机械振动到电磁振荡的类比过程，体会类比推理的方法。、经历从机械振动到电磁振荡的类比过程，体会类比推理的方法。经历分析电磁振荡周期与经历分析电磁振荡周期与L、C关系的过程，体会定性分析推理的方法。关系的过程，体会定性分析推理的方法。（科学思维）（科学思维）3、经历实验观察电磁振荡中各物理量的变化过程，体会实验在物理、经历实验观察电磁振荡中各物理量的变化过程，体会实验在物理观念形成过程中的作用。（科学探究）观念形成过程中的作用。（科学探究）【学习目标】思考与讨论：新课引入 水波是由机械振动形成的。一颗石子投入水面会激起一阵涟漪，但是要形成持续的水波，则需要不断地击打水面。电视、广播接收的是电磁波，要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢？观察振荡观察振荡电路电流变化情况电路电流变化情况演示：观察振荡电路的电流1.1.振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流叫做振荡电流。2.2.振荡电路：能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路。3.3.LC振荡电路：当开关置于线圈一侧时，由电感线圈L和电容C组成的电路，就是最简单的振荡电路。想一想与交流电有何区别？想一想与交流电有何区别？一、一、电磁振荡的产生电磁振荡的产生动画模拟动画模拟一、一、电磁振荡的产生电磁振荡的产生注意观察电荷量变化和注意观察电荷量变化和电流大小及方向的变化电流大小及方向的变化情况情况4.电磁振荡过程电量和电流的变化情况新课讲授放电 充电 放电 充电q最大，u最大i最小，B最小tq/i0q最小，u最小i最大，B最大q最大，u最大i最小，B最小q最小，u最小i最大，B最大q最大，u最大i最小，B最小周而复始 我们把电路中的电流、电容器极板上的电荷量、电容器的电场强度、线圈里的磁感应强度，都在做周期性变化的这种现象叫做电磁振荡。放电反向充电反向放电充电 电磁振荡与机械振动虽然有着本质的不同，但它们还是具有一些共同的特点。在机械振动中，例如在单摆的振动中，位移x、速度v、加速度a 这几个物理量周期性地变化。在电磁振荡中，电荷量q、电流i、电场强度E、磁感应强度B这几个物理量也在周期性地变化。在机械振动中，动能与势能周期性地相互转化。那么，在电磁振荡中，能量是如何转化的?思考与讨论：新课讲授二、电磁振荡中的能量变化新课讲授q最大，u最大i最小，B最小q最小，u最小i最大，B最大q最大，u最大i最小，B最小q最小，u最小i最大，B最大q最大，u最大i最小，B最小放电反向充电反向放电充电电场能向磁场能转化磁场能向电场能转化电场能向磁场能转化磁场能向电场能转化下摆重力势能能向动能转化上摆动能能向重力势能转化下摆重力势能能向动能转化上摆动能能向重力势能转化周而复始1.电磁振荡能量转化：新课讲授4.电磁振荡过程电量和电流的变化情况i 0tB 0tQ Q 0 0t tE E 0 0t t时时间间 t电电 流流 I电电量量 Q电电场场能能磁磁场场能能0零零最大最大最大最大最大最大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大最大最大最大最大最大 最大最大零零零零(1)两个物理过程：放电过程:电场能转化为磁场能，q i充电过程:磁场能转化为电场能，q i充电完毕:磁场能向电场能转化完毕,电场能最大,磁场能最小.放电完毕:电场能向磁场能转化完毕,磁场能最大,电场能最小.LC回路工作过程具有对称性和周期性,可归结为:(2)两个特殊状态：2.电磁振荡的特点：新课讲授二、电磁振荡中的能量变化二、电磁振荡中的能量变化B B 0tE E t0磁磁场场能能 电电场场能能 电场能电场能磁场能磁场能充电充电磁感强度磁感强度B电容器带电量电容器带电量电路中电流电路中电流i同同步步变变化化同同步步变变化化两极间场强两极间场强E放放电电Q Q、B B、i i、E E变化周期变化周期T T电场能、磁场能变化电场能、磁场能变化周期周期3.LC振荡电路充、放电过程的判断方法：（1）根据电流流向判断，当电流流向带正电的极板时，处于充电过程；反之，处于放电过程。（2）根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电荷量q（U、E）增大时，处于充电过程；反之，处于放电过程。（3）根据能量判断：电场能增加时，充电；磁场能增加时，放电。新课讲授二、电磁振荡中的能量变化理想情况理想情况能量有损耗能量有损耗 如如果果能能够够适适时时地地把把能能量量补补充充到到振振荡荡电电路路中中，以以补补偿偿能能量量损损耗耗，就就可可以以得得到到振振幅幅不不变变的的等等幅幅振振荡荡。实实际际电电路路中中由由电电源源通通过过电电子子器器件件为为LCLC电电路补充能量。路补充能量。内能内能电磁波电磁波三、电磁振荡的周期和频率1.周期和频率：（1）周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。（2）频率：1 s内完成的周期性变化的次数。（3）振荡电路里在不受其他外界条件影响下发生无阻尼振荡时的周期和频率叫振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率。新课讲授思考与讨论：电容较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些?线圈的自感系数较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些？定性分析LC电路的周期（频率）与电容 C、电感L的关系。L1L2C1C2 第一次振荡周期第一次振荡周期大于大于第第二次振荡周期二次振荡周期改变改变周期的方法周期的方法L：线圈的大小、形状、匝数、铁芯。线圈的大小、形状、匝数、铁芯。新课讲授三、电磁振荡的周期和频率2.理论分析表明，LC电路的周期T与电感L、电容C的关系是式中各物理量式中各物理量T、L、C、f的的单位单位分别是分别是s、H、F、Hz。注意注意：在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；电场能（或磁在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；电场能（或磁场能）完成两次周期性变化。场能）完成两次周期性变化。例题：在LC振荡电路中，线圈L的自感系数为30H，可调电容器C的可调范围为1.7-270pF。求振荡电路的频率范围。解：根据LC振荡电路的频率公式此振荡电路的频率范围是1.771062.65107Hz。新课讲授（4）由振荡回路本身特性所决定的振荡周期和频率，叫做振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率。新课讲授晶体振荡器1.1.振荡电流：振荡电流：大小和方向都做周期性大小和方向都做周期性大小和方向都做周期性大小和方向都做周期性迅速变化迅速变化的电流的电流2.2.振荡电路：振荡电路：能够产生振荡电流的电路能够产生振荡电流的电路。3.3.LCLC振荡电路：振荡电路：当开关置于线圈一侧时，由电感线圈当开关置于线圈一侧时，由电感线圈L L和电容和电容C C组成的电路，就是最简单的振荡电路。组成的电路，就是最简单的振荡电路。4 4.电磁振荡：电磁振荡：在整个过程中在整个过程中，电路中的电流，电路中的电流i i、电荷量、电荷量q q、电场强度、电场强度E E、磁感、磁感应强度应强度B B，都在周期性地变化着，都在周期性地变化着。5.5.电磁振荡的周期和频率电磁振荡的周期和频率【课堂小结】1在理想在理想LCLC振荡电路中的某时刻，电容器极板间的场强振荡电路中的某时刻，电容器极板间的场强E E的方向如图所示，的方向如图所示，MM是电路中的一点。若该时刻电容器正在充电，据此可判断此时（）是电路中的一点。若该时刻电容器正在充电，据此可判断此时（）A A电路中的磁场能在增大电路中的磁场能在增大B B流过流过MM点的电流方向向左点的电流方向向左C C电路中电流正在增加电路中电流正在增加D D电容器两板间的电压在减小电容器两板间的电压在减小B课堂练习【课堂练习】【课堂练习】【答案】B【详解】AC因该时刻电容器正在充电，则电流逐渐减小，电路中的磁场能在减小，故AC错误；B该时刻电容器正在充电，此时电容器上极板带正电，则充电时流过M点的电流方向向左，故B正确；D充电时，电容器两板间的电压在增大，故D错误。故选B。课堂练习【课堂练习】【课堂练习】2 2、在在如如图图甲甲所所示示的的振振荡荡电电路路中中，电电容容器器极极板板间间电电压压随随时时间间变变化化的的规规律律如如图图乙乙所所示示，规规定定电电路路中中振振荡荡电电流流逆逆时时针针方方向向为为正正方方向向，则则电电路路中中振振荡荡电电流流随随时间变化的图像时间变化的图像是是（）D D【例例题题】如如图图所所示示为为理理想想LCLC振振荡荡回回路路，某某时时刻刻电电容容器器极极板板带带电电情情况况和和线线圈圈中的磁场方向如图，下列哪些说法是正确的（中的磁场方向如图，下列哪些说法是正确的（）A.A.此时此时电容器电容器正在充电正在充电 B.B.此时此时线圈中的磁场能线圈中的磁场能在减少在减少 C.C.若若在线圈中插入铁芯，振荡电流的频率增大在线圈中插入铁芯，振荡电流的频率增大 D.D.若若增大电容器极板间距，振荡电流的频率增大增大电容器极板间距，振荡电流的频率增大【课堂练习】【课堂练习】D D