高中物理电磁振荡课件.ppt

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例１．欲增大 LC 电路的频率，下列可行的是【 】 A ．增大电容器的初始电荷． B ．增大电容器两极板的正对面积． C ．增大电容器两极板间的距离． D ．增加线圈的匝数．
２．LC 振荡电路中产生 15MHz 的振荡电流，已有 300PF 的电容器，则应选用自感系数是＿＿＿＿享 的线圈，这个振荡电流的周期是＿＿＿＿秒．
振荡电流的振幅逐渐变小，即作减幅振荡。
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例题：LC 振荡电路中电容器极板上电量 q 随时间t
变化的图线如图，由图可知： A 、在t1时刻电路中的磁场能最小 B、从t1到t2 ，电路中的电流值不断变小 C 、从t2到t3 ，电容器不断充电 D 、在t4时刻电容器的电场能最小 q
o
t1 t2 t3 t4 t
由电流方向和电容 器上电量可判断电 路中正在充电。
2. LC回路中电容两端的电压随时间变化的
关系如图所示，则
(B C )
U
A. 在时刻t1，电路中的电流最大 B. 在时刻t2 ，电路中的磁场能最大
0
t1 t2
C. 在时刻t2至t3，电路中电场能不断增大
D. 在时刻t3至t4，电容的带电量不断增大
t t3 t4
1．周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需 要的时间．
2．频率f：一秒种内完成周期性变化的次数． 3．LC回路的周期和频率：
T= 2? LC
1
f= 2? LC
注：LC回路的周期和频率只取决于电感线圈的自感系数和电容器
的电容，与电容器带电量、板间电压及回路中的电流都无关． 4．T、L、C、f的单位分别是秒、享、法、 赫．
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3.如图所示的LC 振荡电路正处在振荡过
程中，某时刻L 中的磁场和C 中的电场如图所示，
可知
( )A
A 、电容器中的电场强度正在增大
B 、线圈中磁感强度正在增大
L
C
C 、该时刻电容器带电量最多
D 、该时刻振荡电流达最大值
由磁场方向可 判断回路中电 流方向，进而 判断是充电还 是放电
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六、电磁振荡的周期和频率
的电容，与电容器带电量、板间电压及回路中的电流都无关． 4．T、L、C、f的单位分别是秒、享、法、 赫．
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例题２：
1. 某时刻LC回路的状态如图所示，则此时刻
A. 振荡电流 i 正在减小
（A D ）
B. 振荡电流 i 正在增大
C. 电场能正在向磁场能转化
D. 磁场能正在向电场能转化
L
C +? +?
磁场能 化同
磁感强度B 步 变
电路中电流ｉ
步调相反
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(3)变化规律的图象描述：
q
i
o
t
o
t
E o
t
电场能
B
o
t
磁场能
o
t
o
t
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四、电磁振荡：
在振荡电路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，以及跟电荷 和电流相联系的电场和磁场都发生周期性的变化， 这种现象叫电磁振荡。
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电磁场和电磁波
1
电磁磁荡
2
一、振荡电流 :
实验：
G
如图：先把开关板到电池组 一边，给电容器充电。稍后 再把开关板到线圈一边，让 电容器通过线圈放电。
L
C
S
1.振荡电流 ：这种电路产生的大小和方向做周期性 变化的电流，叫振荡电流。
2.能够产生振荡电流的电路叫 振荡电路。如图所示 是一种简单的振荡电路，称为 LC 振荡电路。
3.LC 回路产生的振荡电流按正弦规律变化。
说明：由LC 回路产生的振荡电流也是种交变电流，只是它的频率比照 明用交变电流的频率高得多。
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二、电磁振荡的产生：
+ +++
L
C
E
－－ － －
S
4
二、电磁振荡的产生：
1、电磁振荡的产生原理：
电磁振荡是电容器充 放电和线圈的自感现
象共同作用产生的 .
线圈
电感上电 流i
电场能
最大上 + 下?
零
零
最大 正方向
最大
零
磁场能 零
最大
最大上 ? 下+
零
零
最大 负方向
最大
零
零
最大
最大上 + 下?
零 最大
零
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三、电磁振荡的变化规律： 1、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：
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↓
(2)、两个特殊状态：
充电完毕状态： 磁场能向电场能转化完毕，电场 能最大，磁场能最小。
放电完毕状态： 电场能向磁场能转化完毕，磁场
能最大，电场能最小。
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2、电磁振荡的变化规律：
(1)总能量守恒＝电场能＋磁场能＝恒量
(2)电场能与磁场能交替转化
电场能 化同
放电 充电
步 两极间场强E
变
电容器带电量ｑ
例1:电磁振荡和机械振动对比:
单 摆
振 荡
+
电
?
路
放电
充电
?
+
放电
+ ? 充电
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六、电磁振荡的周期和频率
1．周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需 要的时间．
2．频率f：一秒种内完成周期性变化的次数． 3．LC回路的周期和频率：
T= 2? LC
1
f= 2? LC
注：LC回路的周期和频率只取决于电感线圈的自感系数和电容器
答案：ACD
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课堂练习： 1、 LC 振荡电路中某时的状态如
图，试作出 q— t 和I— t 图线。
q
q
t
t
i
i
t
t
++ ++ -- --
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2、在LC 振荡电路中，在电容器充电完毕未开
始放电时，正确的说法是： A 、电场能正向磁场能转化 B 、磁场能正向电场能转化 C 、电路里的电场最强 D 、电路里的磁场最强
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(2)与磁场能有关的因素：
磁场能 磁感线密度 磁感强度B
线圈中电流 i
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1、与电场能和磁场能有关的因素 ：
(1)与电场能有关的因素： 电场能
电场线密度
电场强度E 电容器极板间电压u
电容器带电量q
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四、阻尼振荡和无阻尼振荡：
1、无阻尼振荡
振荡电流的振幅保持不变，即作等幅振荡。
2、阻尼振荡
具有自 感作用
L UL
εL
++++
UC
C
－－－－Leabharlann Baidu
电容器
具有充、 放电作用
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二、电磁振荡的产生： 2、电磁振荡的产生过程：
i
+ + ++
R
C
－－ － －
6
+ ?
正向 放电 i
0
q
o
正向 充电
?
+
反向 放电
+ ?
反向 充电
t
t
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时间t
t=0
t=T/4 t=T/2 t=3T/4 t=T
电容器电 量q
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总结：
LC 振荡电路产生振荡电流的物理原因是 电容器的充放电作用和线圈的自感 作用；
LC 振荡电路产生振荡电流的物理实质是 电场能和磁场能的周期性转换。
在解决振荡电路问题时，电场能与磁场能的交 替转化是解决问题的线索和关键；与电场能和磁场 能相关的各量的变化规律是解决问题的依据； q— t 和I— t 图线及其相互转化是解决问题的直观手段。