振荡电路(教学课件)高二物理(人教版2019选择性必修第二册)

电磁振荡的产生
02
2.振荡电路的工作原理
电流I
正向放电
正向充电
反向放电
反向充电
+
+
-
-
+
-
-
+
+
-
0
t
电容器
电量Q 0
t
电磁振荡的图象分析
电磁振荡中的能量变化
02
i
0
T
4
T
2
3T
2
时
间
t
T
t
0
0
T
4
T
2
3T
2
T t
E
0
T
4
T
2
3T
2
T t
Q
T
4
T
2
3T
2
T
0
T
4
T
2
3T
2
Tt
电
流
I
零
电
量
Q
零
最大
②电场能（或磁场能）完成两次周期性变化。
课堂总结
放电
LC振荡电路
振荡过程
充电
电
磁
振
荡
周期 T
描述物理量
频率
2 LC
f
1
2 LC
巩固提升
1.(振荡电路的各物理量的变化)下图为某时刻LC振荡电路中电容器电场
的方向和电流的方向,则下列说法正确的是(
)
A.电容器正在放电
B.电感线圈的磁场能正在减少
能最大,磁场能最小.
②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.
03
两个对应关系
电场能
同
充电
步 两极间场强E
变
化 电容器带电量ｑ
磁场能
同
步
磁感强度B 变
电路中电流ｉ 化
步调相反
在电磁振荡变化快慢与哪些因素有关？
01
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。
正向充电
正向放电
反向放电
反向充电
+
+
-
-
+
-
-
+
+
-
①电容器充电结束，两极板上的电荷最多。
②回路中电流从0开始逐渐增到最大。两极板电荷量从最大减为0。
③自感线圈给电容器正向充电结束，回路中电流从最大减为0，两极板电荷量从
0变回最大。
④电容开始反向放电
⑤自感线圈给电容器反向充电，于是整个电路回到最开始状态。
02
实验探究
03
电磁振动的周期和频率规律
理论分析表明，LC电路的周期T与电感L、电容C的关系是
1
f
T 2 LC
2 LC
①式中各物理量T、L、C、f的单位分别是s、H、F、Hz。
L：线圈的大小、形状、匝数、铁芯。
②改变周期的方法：
S
C
4 kd
注意：①在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；
0
放电
＋ ＋ ＋ ＋
i
m
q↑
02
电磁振荡的产生
1.概念
①振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流
想一想与交流电有何区别？
②振荡电路：能够产生振荡电流的电路。
③LC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。
02
电磁振荡的产生
2.振荡电路的工作原理
电磁振荡的充放电过程
3.(电磁振荡的周期和频率)在LC振荡电路中,用以下哪种办法可以使振荡
频率增大一倍(
)
A.自感L和电容C都增大一倍
B.自感L增大一倍,电容C减小到原来的一半
C.自感L减小到原来的一半,电容C增大一倍
D.自感L和电容C都减小到原来的一半
答案:D
1
解析:由LC振荡电路的频率公式 f=2π
知,当自感系数L和电容C都减
（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。
思 考 ： 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？根据
讨论结果，定性分析LC电路的周期（频率）与电容 C、电感L的关系。
C.电感线圈中的电流正在增大
D.电容器的电场能正在减少
答案:B
解析:由题图知,电路中电流方向为逆时针方向,电容器被充电,电场能增加,
电感线圈中的电流正在减小,电感线圈的磁场能正在减少,A、C、D错误,B
正确。
巩固提升
2.(根据图像判断振荡电路的各物理量的变化)下图为LC振荡电路中电容
器的极板所带电荷量随时间变化的曲线,下列判断正确的是(
①在b和d时刻,电路中电流最大
②在a→b时间内,电场能转变为磁场能
③a和c时刻,磁场能为零
④在O→a和c→d时间内,电容器被充电
A.只有①和③
B.只有②和④
C.只有④
D.只有①②和③
答案:D
)
巩固提升
解析:a和c时刻是充电结束时刻,此时刻电场能最大,磁场能最小,为零,③正
确;b和d时刻是放电结束时刻,此时刻电路中电流最大,①正确;a→b是放电
01
电磁振荡中的能量变化
电场能
磁场能
电场能
磁场能
电场能
所以，在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能会发生周期性的转化。
02
电磁振荡的特点
LC回路工作过程具有对称性和周期性,可归结为:
(1)两个物理过程： ①放电过程:电场能转化为磁场能，q↓→ i↑
②充电过程:磁场能转化为电场能，q↑ → i↓
(2)两个特殊状态： ①充电完毕:磁场能向电场能转化完毕,电场
但是要形成持续的水波，则需要
不断地击打水面。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？
01
观察振荡电路中电压的波形
把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图连成电路。把电压
传感器（或示波器）的两端连在电容器的两个极板上。
先把开关置于电源一侧，为电容器充电;稍后再把开关置于线圈一
目录
01

电磁振荡的产生
02
电磁振荡中的能量变化
03
电磁振荡的周期和频率
CONTENTS
04
巩固提升
新课导入
在信息技术高速发展的今天，
电磁波对我们越来越重要。如
果有一天电磁波突然没有了，
我们生活的世界没有了电磁波
会怎么样？
其实我们已经离不开电磁波了。
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，
侧，使电容器通过线圈放电。观察电脑显器显示的电压波形。
S
L
C
E
为什么会出现这样的变化波形图？
电磁振荡的产生
02
＋＋＋＋
L
自
感
C
－－－－
＋＋＋＋
C
－－－－
E
电磁振荡的产生
02
L
i
＝ ＋ ＋ ＋qm＋
0 C
放电
im
q＝0
q↓ i↑
－－－－
充
电
q↑
i↓
周期性
的
变化
q＝
0
i↓
反向
充电
q↓ i↑
q
i＝ － － －m－
小到原来的一半时,其振荡频率恰好增大一倍。
最大 最大 零
最大 零
零
磁
场
能
最大 最大 零
最大 零
零
电
场
能
零
最大
最大 最大 零
01
电磁振荡中的能量变化
在电磁振荡中，能量是如何转化的?
电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化
Q、B、i、E变化周期
0
磁
场
能
电
场
能
0
电场能
T
4
T
2
3T
2
T t
T
4
T
2
3T
2
T t
放电
磁场能
T
电场能、磁场能变化周期
过程,电场能转化为磁场能,②正确;O→a是充电过程,而c→d是放电过程,④
错误。分析振荡电路各量的变化规律时要抓住两条线索。一个是i随时间
的变化规律,同时B、EB与i的变化规律一致;一个是q随时间的变化规律,同
时E、E电、u与q的变化规律一致。并且要知道i与q变化规律的关系,否则
会造成思路混乱。
巩固提升