高中物理 第十四章 电磁波 2 电磁振荡学案 新人教版选修3-4-新人教版高二选修3-4物理学案VIP专享VIP免费

2.电磁振荡1．知道什么是LC振荡电路和振荡电流。2．知道LC电路中振荡电流的产生过程。3．知道产生电磁振荡过程中，LC振荡电路中的能量转换情况，知道振荡电路中能量损失的途径以及得到等幅振荡的方法。4．知道什么是电磁振荡的周期和频率，了解LC电路的周期和频率公式。我们之前学过电容器，也学过电感器，以及电容器和电感器对交变电流的影响。请大家回顾一下，电容器和电感器各有什么作用？对交变电路的影响又有哪些特点？提示：电容器的作用：储存电荷，储存电场能；在电路中有充、放电的作用。电感器的作用：能储存磁场能，在通过的电流发生变化时有自感的作用。电容器在交变电路中有通高频、阻低频的特点；电感器在交变电路中有通低频、阻高频的特点。1．电磁振荡的产生(1)振荡电流：大小和方向都做______迅速变化的电流，叫做振荡电流。(2)振荡电路：能产生振荡电流的电路叫做________。(3)振荡过程：如图所示，将开关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。①放电过程：由于线圈的______作用，放电电流不能立刻达到最大值，由0逐渐增大，同时电容器极板上的电荷______。放电完毕时，极板上的电荷为零，放电电流达到______。该过程电容器储存的______转化为线圈的______。②充电过程：电容器放电完毕，由于线圈的______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________，极板上的电荷逐渐______，当电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷量达到______。该过程线圈中的________又转化为电容器的________。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。(4)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______产生，另外还会有一部分能量以______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。思考：电磁振荡过程中能量转化过程较为复杂，你能类比单摆摆动过程中能量转化来分析吗？2．电磁振荡的周期和频率(1)周期：电磁振荡完成一次____________需要的时间叫做周期。(2)频率：单位时间内完成的______变化的次数叫做频率。如果振荡电路没有能量损失，也不受外界影响，这时的周期和频率分别叫做______周期和______频率。(3)周期和频率公式：T＝________，f＝__________。思考：电磁振荡的固有周期(频率)和哪些因素有关？1答案：1．(1)周期性(2)振荡电路(3)自感减少最大电场能磁场能自感反向充电增加最大磁场能电场能(4)电热电磁波思考提示：电容器充电时相当于摆球从平衡位置拉到最高点，电场能相当于摆球势能，磁场能相当于摆球动能。电容器在放电过程中电场能转化为磁场能，相当于摆球由最高点向平衡位置运动，摆球势能转化为动能。电容器放电结束电场能全部转化为磁场能，相当于摆球到达平衡位置时摆球势能全部转化为动能。2．(1)周期性变化(2)周期性固有固有(3)2LC12LC思考提示：LC振荡电路的固有周期和固有频率只取决于线圈的自感系数L和电容器的电容C，与电容器带电多少、极板间的电压高低和是否接入电路等因素无关。一、振荡过程中各物理量的变化情况给LC电路提供能量后，利用电容器的充放电作用和线圈产生自感的作用，使LC电路中产生电流，同时电容器极板上电荷量q及与q相关联的电场(E，U，E电)，通电线圈的电流i及与i相关联的磁场(B，E磁)都发生周期性变化的现象，称电磁振荡。其中，产生的大小和方向都周期性变化的电流称振荡电流。产生振荡电流的电路称振荡电路。最简单的振荡电路是LC振荡电路。1．各物理量变化情况一览表22.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图象，如图所示3电磁振荡过程中磁场能与电流i对应，电场能与带电荷量q对应，在等幅振荡中，磁场能与电场能的总量保持不变。二、LC电路中各量间的变化规律及对应关系1．同步同变关系在LC电路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：带电荷量q、电场强度E、电场能EE是同步同向变化的，即q↓—E↓—EE↓(或q↑—E↑—EE↑)。振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步同向变化的，即i↓—B↓—EB↓(或i↑—B↑—EB↑)。2．同步异变关系在LC...