电磁振荡教学设计高等教育专业基础教材_高等教育-专业基础教材.pdf

学习好资料 欢迎下载 电磁振荡教学设计 银川一中 曹玉宝 一、教学目标 1）理解振荡电路和振荡电流的定义。2）理解振荡电流之所以按正弦规律变化是因为自感电动势阻碍电流的变化。3）会分析振荡电流变化过程中，电场能和磁场能的相互转化的规律，并会分析振荡电流在一个周期变化过程中，电容器上电荷的变化情况及电感线圈中电流的大小和方向的变化情况。4）知道无阻尼振荡和阻尼振荡概念。二、教学重点和难点 1）通过演示实验总结出几个抽象概念：振荡电路、振荡电流、电磁振荡现象。2）分析 LC 回路中振荡电流的产生过程是本节的重点和难点，电磁振荡产生的物理过程较为抽象，所以重点放在电路中电场能和磁场能的相互转化规律。还必须明确回路电流与电容器板上电荷的变化情况恰好相反，电流增大，电荷减少；电流最大，电荷最小（为零）。3）明确线圈的自感电动势阻碍振荡电流的变化。三、教学方法 举例、提问、演示实验、多媒体课件、讨论、类比等教学方法。四、教具：电容 C、电感 L、电流表 G、电池组、晶体管振荡器、示波器。五、教学过程（1）新课引入 古代神话中的“千里眼”“顺风耳”，今天利用电磁波都以成为现实。那么电磁波到底是什么？为什么具有那么大的威力？它又是怎样产生呢？这就是我们这一章要学习的内容。好！那我们今天先从电磁振荡开始学习。（2）新课教学 观察演示实验：介绍仪器：电容 C、电感 L、电流表 G、电池组 Ec、晶体管振荡器、示波器。1.演示实验：接入 LC 电路，接着把开关扳到电池组一边，给电容器充电，稍后再把开关扳到线圈端，让电容器放电。（提醒学生注意观察电流表指针的变化）现象和分析：现象：电流表指针左右摆动。表明：电路中产生大小和方向做周期性变化的电流。引出概念：振荡电流大小和方向交替变化的电流。振荡电路能产生振荡电流的电路。（LC 振荡电路）2.演示实验：将振荡电流信号接入示波器观察波形。现象和分析：图 2 图 1 图 11 0 t i 学习好资料 欢迎下载 现象：波形按正弦规律变化。表明：振荡电流实质就是高频的交流电。无阻尼振荡和阻尼振荡（1）振荡电路中，若没有能量损耗，则振荡电流的振幅将不变，（如图 11），叫做无阻尼振荡（或等幅振荡）。（2）阻尼振荡，任何振荡电路中，总存在能量损耗，使振荡电流的振幅逐渐减少，叫做阻尼振荡（或减幅振荡）。实验中因为加了晶体管振荡器，周期的给电路补充能量，相当于受迫振荡。振荡电流是如何产生呢？接下来让我们着重来研究。分析振荡电流的产生过程；用电脑模拟振荡电流产生的过程，由学生观察分析，填好手中的表格，得出结论。1）充电结束过程（如图 3），电容器中存储一定的电场能（E电）。2）放电过程（如图 4），q、U、电场能 E电、线圈外侧电流i、B、磁场能 E磁，电场能向磁场能转化，从振荡电流的波形图可看出，电流是逐渐增大的，那么为什么电流不会立刻达到最大值呢？这是由于线圈的自感作用，当 i 增加时，自感电动势阻碍 i 增加，使 i 按正弦规律增加。3）放电结束时（如图 5），q=0，E电=0，i 最大，E磁最大，电场能完全转换成磁场能。4）反向充电过程（如图 6），当 C 放完电时，由于 L 的自感作用，电路中移动的电荷不能立图 3 图 4 图 5 图 6 图 7 图 8 图 11 0 t i 0 t i 图 12 之所以按正弦规律变化是因为自感电动势阻碍电流的变化会分析振荡电流变化过程中电场能和磁场能的相互转化的规律并会分析振荡电流在一个周期变化过程中电容器上电荷的变化情况及电感线圈中电流的大小和方向的变化情况知象分析回路中振荡电流的产生过程是本节的重点和难点电磁振荡产生的物理过程较为抽象所以重点放在电路中电场能和磁场能的相互转化规律还必须明确回路电流与电容器板上电荷的变化情况恰好相反电流增大电荷减少电流最大电法四教具电容电感电流表电池组晶体管振荡器示波器五教学过程新引入古代神话中的千里眼顺风耳今天利用电磁波都以成为现实那么电磁波到底是什么为什么具有那么大的威力它又是怎样产生呢这就是我们这一章要学习的内容好那学习好资料 欢迎下载 即停止运动，仍保持原方向流动，经 C 反向充电，5）反向充电结束（如图 7），q、E电增为最大，i=0、E磁=0。磁场能向电场能转化结束。6）反向放电过程（如图 8），同理 2，q、U、电场能 E电，i、B、磁场能 E磁，电场能转化为磁场能。7）放电结束（如图 9），q=0，E 电场能=0，i、磁场能 E磁都增为最大，电场能完全转换成磁场能。8）正向充电（如图 10），q、U、电场能 E电、i磁场能 E磁，磁场能向电场能转化的过程。9）充电结束（如图 11），回到最初状态，一个周期结束。上述过程反复循环下去，在电路中就出现了振荡电流。在振荡电路里产生振荡电流的过程中电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流电荷相联系的磁场和电场都发生周期性的变化，这种现象叫电磁振荡。总结分析方法：（1）电场能与电容器上的电荷有关，q、电场能 E电，q、电场能 E电（2）磁场能与流过线圈的电流有关，i、磁场能 E磁，i、磁场能 E磁（3）q、i，q、i （4）放电过程是电场能转换磁场能的过程。（5）充电过程是磁场能转换电场能的过程。（6）在理想的 LC 振荡电路中，在任何时刻，电场能和磁场能的总和不变。课堂练习 1、在 LC 振荡电路中，当电容器上电量最大（充电完毕）的瞬间：A电场能正在向磁场能转化；B磁场能正在向电场能转化；C电场能向磁场能转化刚好完毕；D磁场能向电场能转化刚好完毕。2、LC 回路中电容器两端电压 u 随时间 t 的变化关系如图所示，则 A 在时刻 t1电路中电流最大；B 在时刻 t2电路中的磁场能最大；C 从时刻 t2至 t3，电路中的电场能不断增大；D 从时刻 t3至 t4，电容器的带电量不断增大。图 9 图 11 图 10 0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 u 之所以按正弦规律变化是因为自感电动势阻碍电流的变化会分析振荡电流变化过程中电场能和磁场能的相互转化的规律并会分析振荡电流在一个周期变化过程中电容器上电荷的变化情况及电感线圈中电流的大小和方向的变化情况知象分析回路中振荡电流的产生过程是本节的重点和难点电磁振荡产生的物理过程较为抽象所以重点放在电路中电场能和磁场能的相互转化规律还必须明确回路电流与电容器板上电荷的变化情况恰好相反电流增大电荷减少电流最大电法四教具电容电感电流表电池组晶体管振荡器示波器五教学过程新引入古代神话中的千里眼顺风耳今天利用电磁波都以成为现实那么电磁波到底是什么为什么具有那么大的威力它又是怎样产生呢这就是我们这一章要学习的内容好那学习好资料 欢迎下载 之所以按正弦规律变化是因为自感电动势阻碍电流的变化会分析振荡电流变化过程中电场能和磁场能的相互转化的规律并会分析振荡电流在一个周期变化过程中电容器上电荷的变化情况及电感线圈中电流的大小和方向的变化情况知象分析回路中振荡电流的产生过程是本节的重点和难点电磁振荡产生的物理过程较为抽象所以重点放在电路中电场能和磁场能的相互转化规律还必须明确回路电流与电容器板上电荷的变化情况恰好相反电流增大电荷减少电流最大电法四教具电容电感电流表电池组晶体管振荡器示波器五教学过程新引入古代神话中的千里眼顺风耳今天利用电磁波都以成为现实那么电磁波到底是什么为什么具有那么大的威力它又是怎样产生呢这就是我们这一章要学习的内容好那