《电磁振荡》.doc

《电磁振荡》

【学习目标】
1．记住振荡电路、振荡电流及LC电路的概念，知道LC回路中振荡电流的产生过程。
2．记住电磁振荡的周期和频率公式，会求LC电路的周期和频率。
【重点难点】
重点：LC回路以及相关物理量的变化规律
难点：振荡的过程分析
【学法指导】
同学们在学习电磁振荡时先从感性认识LC振荡电路和振荡电流入手，分析电磁振荡过程中的能量转换，应用电磁感应和电容器的相关知识，定性分析各阶段电场能、电荷量、电压、电流、磁感应强度和磁场能的变化规律，结合图像加深对规律的理解。
【知识链接】
电磁波的历史
1865年麦克斯韦（英）在法拉第的理论基础上，建立了电磁场方程组，导出了变化的电场产生变化的磁场，从而预言了电磁波的存在。
1888年赫兹（德）通过实验证明了电磁波的存在，且算出电磁波波速为光速。
1895年波波夫（俄）研制成世界上第一台无线电接收机，第二年三月他又用这个装置传送了世界上第一份无线电报，电文是“亨利•赫兹”。
1899年，马可尼（意）在英法两国海岸之间相隔45公里通讯。1901年他发送了 “S” 字母，距离是 3700 公里，他对无线电技术做出了杰出的贡献，荣获1909年度诺贝尔物理学奖。
【学习过程】
知识点一：电磁振荡的产生（请阅读课本“电磁振荡的产生”部分，尝试回答下列问题）
（A级）问题1：什么叫振荡电流？振荡电流与交变电流有何区别？什么叫振荡电路？请画出最简单的振荡电路，该电路又叫 。

（B级）问题2：仔细阅读课文关于振荡电路的充放电过程，将下图中的电场方向、磁场方向、电流方向、极板所带电荷补充完整。

甲（上极板带正电荷， 乙（放电结束，充电开始） 丙（充电结束，反向放电开始）
放电开始）

丁（放电结束，充电开始） 戊（充电结束，放电开始）

（B级）问题3：根据上图分析，请同学们做出电路中电流随时间变化的图象并对应画出电荷量随时间变化的图象，将图像上的各数据补充完整。

电流的周期性变化（以图甲中顺时针方向的电流为正）

极板上电荷量的周期性变化（q为上极板的电荷量）

（C级）问题4：请同学们根据问题3和问题4进行电路分析并掌握规律：
甲 图：电场能达到 ，磁场能 ，电路感应电流 ；
甲→乙：电场能 ，磁场能 ，电路中电流 ，电路中 向 转
化，该过程是 过程；
乙 图：磁场能达到 ，电场能 ，电路中电流 ；
乙→丙：电场能 ，磁场能 ，电路中电流 ，电路中 向 转
化，该过程是 过程；
丙 图：电场能达到 ，磁场能 ，电路中电流 。
丙→丁：电场能 ，磁场能 ，电路中电流 ，电路中 向 转
化，该过程是 过程；
丁 图：磁场能达到 ，电场能 ，电路中电流 ；
丁→戊：电场能 ，磁场能 ，电路中电流 ，电路中 向 转
化，该过程是 过程；
戊与甲是重合的，从而振荡电路完成了 。
小结：
充电完毕（ 开始）：电场能 ，磁场能 ，回路中感应电流 。
放电完毕（ 开始）：电场能 ，磁场能 ，回路中感应电流 。
充电过程：电场能 ，磁场能 ，回路中电流 ，电容器上电量 。从能量看： 能在向 能转化。
放电过程：电场能 ，磁场能 ，回路中电流 ，电容器上电量 。从能量看： 能在向 能转化。
归纳：在振荡电路中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，以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化，这种现象叫电磁振荡。

（B级）问题5：机械振动与电磁振荡有何异同？请你根据单摆摆动过程中各物理量的变化类比电磁振荡中各物理量的变化。

B
b
C

（A级）问题6：在LC振荡电路中，某时刻若磁场B正在增加，则电容器处于 状态, 电场能正在 ， 磁场能正在（增加） ，能量转变状态为 ，电容器上板带 电。

知识点二：电磁振荡的周期和频率
（A级）问题1：请定性的描述LC电路的周期（频率）与电容C和电感L的大小有什么关系？

（A级）问题2：请写出LC电路的周期和频率与自感系数L、电容C的关系表达式。式中各物理量的单位是什么？

（B级）问题3：对振荡电路，下列说法正确的是（ ）
A．振荡电路中,电容器充电或放电一次所用的时间为
B．振荡电路中，电场能与磁场能的转化周期为
C．振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化周期为
D．振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化周期为

（A级）问题4：要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率，可采用的方法是(　　)
A．增大电容器两极板的间距 B．升高电容器的充电电压
C．增加线圈的匝数 D．在线圈中插入铁芯
知识应用：
（A级）1．如图3-1-1所示，当把开关S由1扳到2，下列说法正确的是( )
A. 电流立刻达到最大值，然后才开始减小
B. 电流不能立刻达最大值，直到放电完毕时，电流才达到最大值
C. 电场强度逐渐减弱到零，这时电流也为零
D. 电场强度立刻减小到零，电流立刻达到最大值
（B级）2．在LC振荡电路中，当电容器放电完毕的瞬间，以下说法中正确的是( )
A．电容器极板间电压等于零，磁场能开始向电场能转化
B．电流达到最大值，线圈周围的磁场能达到最大值
C. 如果没有能量辐射时，这时线圈的磁场能等于电容器开始放电时电容器的电场能
D. 线圈产生的自感电动势最大
（C级）3．如图所示为振荡电路在某一时刻的电容器带电情况和电感线圈中的磁感线方向情况，由图可知，以下说法中正确的是 （ ）
A．电容器正在充电　　
B．电感线圈中的电流正在增大
C．电感线圈中的磁场能正在转化为电容器中的电场能
D．自感电动势正在阻碍电流增加
【归纳小结】

【学习反思】
4