(人教版)高中物理选修3-4课件：14.2电磁振荡

物理 选修3-4
第十四章 电磁波
学 基础导学
讲 要点例析
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2．各物理量变化情况一览表(从电容器放电开始计时)
时刻(时 工作 q E i B 能量
间) 过程
放电
E 电最大
0
瞬间 qm Em 0 0 E 磁最小
0→T4
T 4
(3)实际的 LC 振荡是阻尼振荡：电路中有电阻，振荡电流通 过时会有_热__量___产生，另外还会有一部分能量以_电__磁__波___的形式 辐射出去．如果要实现等幅振荡，必须有能量补充到电路中．
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二、电磁振荡的周期和频率 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． 如果振荡电路没有能量损失，也不受其他外界影响，这时的 周期和频率分别叫作__固__有___周期、_固__有__频率．
1 3．周期和频率公式：T＝__2_π___L_C___，f＝_2_π___L_C__.
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振荡电路振荡过程的分析 1．振动电流、极板带电荷量随时间的变化图象
放电 过程
放电 结束
qm →
Em
0
0→
→i
E 电→E 磁
→0
Bm
0
m
E 电最小 E 0 0 im Bm 磁最大
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T→T 42
充电过程
T
充电结束
2
T2→34T 放电过程
3T
放电结束
4
34T→T 充电过程
T
充电结束
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0→q 0→
im→0
m
Em
qm Em 0
qm→ Em 0 →0
和频率，必须改变线圈的自感系数 L 或者电容器电容 C.
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第十四章 电磁波
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影响线圈自感系数 L 的是：线圈的匝数、有无铁芯及线圈截
面积和长度．匝数越多，自感系数 L 越大，有铁芯的自感系数比
无铁芯的大．
影响电容器电容的是：两极正对面积 S、两板间介电常数 ε
解析： 电容器放电一次经历四分之一个周期，而周期 T＝ 2π LC，T 是由振荡电路的电容 C 和电感 L 决定的，与电荷量等 无关．
答案： D
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3．某时刻 LC 振荡电路的状态如图所示，则此时刻( )
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转化 D．磁场能正在向电场能转化
A．振荡电流最大时，电容器两极板间的电场强度最大 B．振荡电流为零时，线圈中自感电动势为零 C．振荡电流增大的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能 D．振荡电流减小的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能
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解析： 本题考查振荡电流和其他各物理量变化的关系．振 荡电流最大时，处于电容器放电结束瞬间，场强为零，A 错；振 荡电流为零时，LC 回路振荡电流改变方向，这时的电流变化最 快，电流变化率最大，线圈中自感电动势最大，B 错；振荡电流 增大时，线圈中电场能转化为磁场能，C 错；振荡电流减小时， 线圈中磁场能转化为电场能，D 对．
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解析： 该题考查的是对产生电磁振荡过程中振荡电流、电 容器极板上的电荷量变化的规律及电场能、磁场能相互转化情况 的认识和理解．根据电容器两极板的带电情况和电流方向判定出 电容器正处于充电过程中．由电磁振荡的规律可知在电容器充电 过程中电流是逐渐减小的，且在充电过程中电场能逐渐增加，磁 场能逐渐减少，即磁场能正在向电场能转化．本题正确选项为 A、 D.
答案： BCD
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LC 振荡电路的分析方法 (1)首先明确 LC 振荡电路的周期公式及周期的大小，将周期
进行分解：把整个振荡周期分成四个14T，分别研究每一个14T 内 各物理量的变化情况．
(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，电容器带电荷量越来越多，电流越来越小，充电完毕时，电
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(2)充电过程：电容器放电完毕，由于线圈的_阻__碍___作用，电 流并不会立刻消失，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小， 电容器开始反向_充__电___，极板上的电荷逐渐_增__加___，当电流减小 到零时，充电结束，极板上的电荷量达到__最__大__．该过程线圈中 的磁场能又转化为电容器的_电__场__能____．此后电容器再放电、再 充电，周而复始，于是电路中就有了周期性变化的振荡电流．
以及两板间距 d，由 C＝4επSkd(平行板电容器电容)，不难判断 ε、
S、d 变化时电容 C 变化．
一般来讲，由于电容器两板间的正对面积的改变较为方便，
只需将可变电容器的动片旋出或旋入，便可改变电容 C 的大小，
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．
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0→im
0 0 im
0→q 0→
im→0
m
Em
qm Em 0
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Bm→0 E 磁→E 电
E 电最大 E 磁 0
最小
0→Bm E 电→E 磁
E 电最小 E 磁
Bm
最大
Bm→0 E 磁→E 电
E 电最大 0
E 磁最小
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解析： 根据 LC 振荡电路频率公式 f＝ 1 ，当 L、C 都 2π LC
减小一半时，f 增大一倍，故选项 D 是正确的． 答案： D
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2－1：对 LC 振荡电路，下列说法正确的是( ) A．振荡电路中，电容器充电和放电一次所用的时间为 π LC B．振荡电路中，电场能与磁场能的转化周期为 2π LC C．振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化周期为 2π LC D．振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化周期为 2π LC
答案： AC
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电磁振荡的周期和频率
1．周期：电磁振荡完成一次周期性变化所需要的时间叫作周
期．
2．频率：单位时间内完成的周期性变化的次数叫作频率．
3．公式：T＝2π
LC，f＝2π
1 LC.
4．影响电磁振荡的周期和频率的因素
由电磁振荡的周期公式 T＝2π LC知，要改变电磁振荡的周期
量从最大值变化到零的最短时间 t＝T4，故 t＝π2 LC. 答案： B
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5．如图所示，甲、乙、丙、丁四个 LC 振荡电路，某时刻振 荡电流 i 的方向如图中箭头所示．下列对各回路情况的判断正确 的是( )
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流为零；电容器放电过程中，电容器带电荷量越来越少，电流越
来越大，放电完毕时，电流最大．一个周期内振荡电流方向改变
两次．
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1－1：如图甲中通过 P 点电流的(向右为正)变化 规律如图乙所示，则( )
A．0.5～1 s 间，电容器 C 正在充电 B．0.5～1 s 间，电容器 C 上极板带正电 C．1～1.5 s 内，电势 Q 点比 P 点高 D．1～1.5 s 磁场能转化为电场能
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解析： 从 0.5～1 s，电流逐渐减小，是充电过程，电容器 上极板带负电，故选项 A 正确，B 错误；1～1.5 s 内，电流逐渐 增大，是放电过程，电场能转化为磁场能，故选项 D 错误；且电 流沿逆时针方向流动，Q 点电势比 P 点的高，故选项 C 正确．
答案： D
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2．在 LC 振荡电路中，电容器放电时间的长短决定于( ) A．充电电压的大小 B．电容器带电荷量的多少 C．放电电流的大小 D．电容 C 和电感 L 的数值
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在 LC 振荡电路中，用以下哪种方法可以使振荡频率 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 减小一半 C．自感 L 减小一半，电容 C 增大一倍 D．自感 L 和电容 C 都减小一半
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如图所示为 LC 电路中某一时刻电容器带电情况和线圈 中的磁场情况，下列结论正确的是( )
A．电容器正在充电 B．线圈中的电流正在增大 C．线圈中的磁场能将逐渐增大 D．电容器两板间电压将要减小
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解析： 由安培定则判断出电流方向为顺时针方向，由电容 器下板带正电，可知电容器正在放电，则电量减少，电场能减少， 两板间电压减小，而磁场能必增大，磁场增强，电流必增大，故 选择的正确答案为 B、C、D.
一、电磁振荡的产生 1．振荡电流：大小和方向都做__周__期__性___迅速变化的电流． 2．振荡电路：能产生__振__荡__电__流____的电路． 3．振荡过程：如图所示，将并关 S 掷向 1，先给电容器充电， 再将开关掷向 2，从此时起电容器要对线圈放电．
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A．若甲电路中电流 i 正在增大，则该电路中线圈的自感电 动势必定在增大
B．若乙电路中电流 i 正在增大，则该电路中电容器的电场 方向必定向下
C．若丙电路中电流 i 正在减小，则该电路中线圈周围的磁 场必在增强
D．若丁电路中电流 i 正在减小，则该电路中电容器的电场 方向必定向上
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2．电磁振荡
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(1)放电过程：由于线圈的_阻__碍___作用，放电电流不能立刻达 到最大值，由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐_减__少___．
放电完毕时，极板上的电荷为零，放电电流达到__最__大__．该 过程电容器储存的___电__场__能___转化为线圈的__磁__场__能___．
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解析： 在一个周期内，电容器充电、放电各两次，每次充 电或放电所用的时间为振荡周期的14，所以 A 选项错；
电场能与电场强度的方向无关，磁场能与磁感应强度的方向 无关，因此在电磁振荡的一个周期内各出现两次最大值，即电场 能或磁场能的变化周期为 π LC，所以 B 选项错；
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解析： 电流逐渐增大时，电容器放电，电压减小，电动势 减小，A 错，B 正确．电流减小时，是充电过程，线圈周围磁场 减小，电流方向指向下极板，电容器中电场强度方向向上，C 错， D 正确．
电场、磁场、电荷的变化周期跟电流的变化周期相同，均为 2π LC，所以选项 C、D 正确．
答案： CD
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1．关于 LC 振荡电路中的振荡电流，下列说法中正确的是 ()
答案： AD
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4．在 LC 振荡电路中，电容器上的带电荷量从最大值变化到
零所需的最短时间是( )
A.π4 LC C．π LC
B.π2 LC D．2π LC
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解析： LC 振荡电路的周期 T＝2π LC，其电容器上的带电