教科版高中物理选修3-4课件 3 电磁振荡课件2

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即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1.某时刻LC振荡电路的状态如图3－1－2所示，则 此时刻( )
图3－1－2
A．振荡电流i在减小 B．振荡电流i在增大 C．电场能正在向磁场能变化 D．磁场能正在向电场能变化 解析：选AD.由图中，上极板带正电荷，下极板带 负电荷及电流的方向可判断出正电荷在向正极板
【精讲精析】 在电磁振荡的一个周期内，磁场加 强的过程，必定是电容器放电过程，振荡电流增大 而电场能减小，根据线圈磁感线方向，用安培定则 可确定线圈上振荡电流的方向，从而得知回路中电 流方向是a→b，注意到这是放电电流，故电容器下 极板带正电荷；磁场正在减弱的过程，必定是电容 器充电过程，振荡电流减小而电场能增大，用安培 定则判断此时电流方向仍是a→b，但这是充电电流， 故负电荷不断聚到下极板，上极板则出现等量正电 荷，电容器两极板的电荷不断增加．由以上分析可 知，本题正确选项应为A、C. 【答案】 AC
图3－1－4
t＝0 时，电容器上电压最大，极板上电荷最多，电 路中电流值为零，回路中电流随时间的变化规律如 图 3－1－4 所示．第一个14T 内，电容器放电，电流 由零增至最大；第二个14T 内，电容器被反向充电， 电流由最大减小到零．
显然，在 t＝9.0×10－3s 时，即在第二个14T 内，线
二、阻尼振荡和无阻尼振荡 1．无阻尼振荡：电磁振荡中没有能量损失，振荡 电流的振幅永远保持__不__变__． 2．阻尼振荡：振荡电路的能量逐渐损耗，振荡电 流振幅逐渐_减__小___ ，直到停止振荡．
三、电磁振荡的周期与频率 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___ ．
间换上介电常数较小的电介质．故选项 C、D 正确．
课堂互动讲练
电磁振荡的动态分析 例1 在LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向如 图3－1－3所示，则下列说法正确的是( )
图3－1－3
A．若磁场正在加强，则电容器正在放电，电流方 向为a→b B．若磁场正在减弱，则电场能正在减小，电容器 下极板带负电荷 C．若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器 下极板带负电荷 D．若磁场正在加强，则电容器正在充电，电流方 向为b→a
【方法总结】 有关LC电路过程分析问题，要注 意以下两点： (1)根据线圈中磁场方向、电容器极板的正负或电 容器两端电压变化，确定电容器是充电还是放电 过程． (2)熟练掌握电磁振荡时，电流、电荷量、电压、 磁感应强度、电场强度、电场能、磁场能等物理 量的周期性变化特点．
LC振荡电路的计算
例2 在LC振荡电路中，线圈的自感系数L＝2.5 mH，电容C＝4 μF. (1)该回路的周期多大？ (2)设t＝0时，电容器上电压最大，在t＝9.0×10－3 s 时，通过线圈的电流是增大还是减小，这时电容器 是处在充电过程还是放电过程？
聚集，说明电容器极板上电荷在增加，电容器正
在充电．电容器充电的过程中电流减小，磁场能 向电场能转化．正确选项为A、D.
二、影响电磁振荡的周期和频率的因素 1．由电磁振荡的周期公式 T＝2π LC知，要改变 电磁振荡的周期和频率，必须改变线圈的自感系数 L 或者电容器的电容 C. 2．影响线圈自感系数 L 的因素有：线圈的匝数、
解析：选
CD.由公式
f＝2π
1 得知 LC
f
和
Q、U、I
无
关．因此要增大 f，就要减小 L、C 的乘积，即减小 L
或 C，其中 C＝4πεSkd.减小 L 的方法有：从线圈中拉出 铁芯；减小线圈长度；减小线圈横截面积；减少单位
长度的匝数．减小 C 的方法有：增加电容器两板间的
距离；减小电容器两板间的正对面积；在电容器两板
圈中的电流在减小，电容器正处在反向充电过程中．
【答案】 (1)6.28×10－4 s (2)减小 充电
【方法总结】 (1)分解过程：把整个振荡周期分 成四个T4，分别研究每一个T4内各量的变化情况． (2)电容器充、放电过程中电流的变化特征：电容 器充电过程中，电容器带电量越来越多，电流越 来越小，充电完毕时，电流为零；电容器放电过 程中，电容器带电量越来越少，电流越来越大， 放电完毕时，电流最大．
方便，只需要将可变电容器的动片旋出或旋入，便
可改变电容 C 的大小，所以，通常用改变电容器正
对面积的方法改变 LC 振荡电路的振荡周期和频率．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2.要想提高电磁振荡的频率，下列办法中可行的 是( ) A．线圈中插入铁芯 B．提高充电电压 C．增加电容器两板间距离 D．减小电容器两板间的正对面积
【自主解答】 (1)T＝2π LC ＝2×3.14× 2.5×10－3×4×10－6 s ＝6.28×10－4s.
(2)因为 t＝9.0×10－3s 相当于 14.33 个周期，故T4＜ 0.33 T＜24T，所以当 t＝9.0×10－3 s 时，LC 回路中 的电磁振荡正处在第二个T4的变化过程中．
有无铁芯及线圈截面积和长度．匝数越多，自感系
数 L 越大，有铁芯的线圈自感系数比无铁芯的线圈
自感系数大．
3．影响电容器的电容 C 的因素有：两极板正对面 积 S、两板间介电常数 ε 以及两板间距 d，由 C＝4πεSkd (平行板电容器的电容)，不难判断 ε、S、d 变化时， 电容 C 变化． 一般来说，电容器两极板间的正对面积的改变较为
的周期和频率．
核心要点突破
一、电磁振荡过程分析 1．用图像对应分析i、q的变化关系，如图3－1－1.
图3－1－1
2．相关量与电路状态的对应情况
电路状态 甲
乙
丙
丁
戊
时间t
0
T/4
T/2
3 4
T
电荷量q 最多 0 最多 0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱT 最多
电场能 电流i 磁场能
最大 0 0
0
正向最 大
最大
最大 0
最大
0 反向最大 0
场能．
充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作 用，电流保持__原__来__的__方__向___逐渐减小，电容器将 进行__反__向__充__电__，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里 的电场逐渐__增__强__，磁场能逐渐转化为__电__场__能__，
振荡电流逐渐减小，充电完毕，电流减小为零，磁 场能全部转化为__电__场__能___．
说明：如果没有能量损失，也不受其他外界影响， 这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．
3．LC 电路的周期(频率)的决定因素 理论分析和实验表明，LC 电路的周期 T 与自感系数 L、电容 C 的关1 系式是 T＝_2_π___L_C___，所以其振荡 的频率 f＝_2_π__L_C_____.可见，用可变电容器或可变 电感线圈组成电路，就可以根据需要改变振荡电路
第1节 电磁振荡
课标定位
学习目标：
1.理解振荡电流、振荡电路及LC电路的概念，了解 LC回路中振荡电流的产生过程． 2．知道LC振荡电路中的能量转化情况，了解电磁 振荡的周期与频率，会求LC电路的周期与频率． 3．知道无阻尼振荡和阻尼振荡的区别． 重点难点： 1.电磁振荡过程中各物理量及能量的变化． 2．LC电磁振荡的周期和频率．
放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流由零 _逐__渐__增__大___，电容器极板上的电荷逐渐减少，电容 器里的电场__逐__渐__减__弱__，线圈的磁场逐渐__增__强__， 电场能逐渐转化为__磁__场__能__，振荡电流逐渐增大， 放电完毕，电流达到最大，__电__场__能__全部转化为磁
课标定位
课前自主学案
第
1 节
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
一、振荡电流的产生 电磁振荡 1．振荡电流和振荡电路 (1)振荡电流：大小和_方__向__都随时间做周期性迅 速变化的电流． (2)振荡电路：产生_振__荡__电__流___的电路．最简单的 振荡电路为LC振荡电路．
2．电磁振荡的过程