高中物理 14-2 电磁波-电磁振荡课件 新人教版选修.pdf

金版教程人教版物理选修3-4第十四章电磁波完整版ppt第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4第2节电磁振荡完整版ppt2第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4学习目标1.知道什么是振荡电路和振荡电流。2.理解振荡电流的产生过程，掌握振荡电路中电流、电 量、电场能、磁场能的变化。3.理解振荡电路的周期公式。知识定位重点：1.电磁振荡中各物理量的变化规律。2.电磁振荡周期公式的应用。难点：电磁振荡中各物理量的变化规律。完整版ppt3第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4金版教程人教版物理选修3-4一、电磁振荡的产生1.振荡电流和振荡电路振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流。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。完整版ppt5第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4(2.电磁振荡的过程放电过程：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场能。完整版ppt 6第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4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。此后，这样充电和放电的过程反复进行下去。完整版ppt 7第十四章 第2人教版物理选修3-43.电磁振荡的实质在电磁振荡过程中，电容器极板上的电荷量，电路中的电 流，与振荡电流相联系的电场和磁场都在周期性变化，电 场能和磁场能也随着周期性的转化。二、电磁振荡的周期和频率1.电磁振荡的周期7：电磁振荡完成一次周期性变化 需要的时间。2.电磁振荡的频率/：1s内完成周期性变化的次数。完整版ppt8第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4?3.EC电路的周期(频率)公式周期、频率公式：T=2n 4LC,f=LC,其中：周期，、频率人自感系数/、电容的单位分别是秒、赫兹(Hz)、享利(H)、法拉(F)。完整版ppt9第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-41.振荡电流实际上就是交流电，是吗？提示：是的。振荡电流实际上就是交流电，由于频率很高，习惯上称之为振荡电流。2.LC振荡电路的振荡周期由哪些因素决定？提示：振荡电路的振荡周期由线圈的自感系数和电容器 的电容决定。完整版ppt 10第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-43.如何理解电磁振荡中的“电”和“磁”？提示：电磁振荡中的“电”不仅指电容器两极板上的电 荷，也指该电荷产生的电场（电场强度、电势差、电场能）；“磁”不仅指线圈中的电流，也指该电流产生的磁场（磁场能、磁感应强度）。电磁振荡是指这些电荷、电场、电流、磁场都随 时间做周期性变化的现象。完整版ppt11第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4课堂合作探究完整版ppt第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4要点一电磁振荡的产生T核心要点1.振荡电流和振荡电路(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：产生振荡电流的电路。基本的振荡电路为LC 振荡电路。2.电磁振荡过程中各物理量的变化完整版ppt 13第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4完整版ppt第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4时刻T.作过程qE*IB能1 IIt=0放电瞬间Em00E电最大E磁最小T 0.4放电过程4mo0 fzmOf&E电f E磁T4放电结束00*E电最小E(g最大T T-4 2充电过程Of 4mf Em0BnL E磁一E电完整版ppt 15第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4-充电结束Qm00E电最大E磁最小工红 2 4放电过程f 0JlOOfOf BmE电f E磁3T4放应结束00E电最小E磁最大41充电过程0fqmOf00E磁一aE电T充电结束9m00E电最大E磁最小完整版ppt 16第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4其中：0m、Em、，m、5 m分别表示电荷量、电场强度、电流 和磁感应强度的最大值，石电、石磁分别表示电场能、磁场能。3.LC回路中各量间的变化规律及对应关系(1)同步同变关系在LC回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电 荷量夕、电场强度E、电场能与是同时同向变化的，即：夕 I E 夕 f E f)o完整版ppt 17第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4振荡线圈上的物理量：振荡电流、磁感应强度5、磁场能 品也是同步同向变化的，即：i B I B f )o(2)同步异变关系完整版ppt18第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4在/C回路产生电磁振荡的过程中，电容器上的三个物理量 q、E.Ee与线圈中的三个物理量八B、&是同步异向变化的，即外E、与同时减小时，、B、&同时增大，且它们是同步 的，也即夕、区Ee t同步山化，、，I。(3)物理量的等式关系线圈上的振荡电海=*自感电动势石=埼。完整版ppt19第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4(4)极值、图象的对应关系如图所示，i=0时，夕最大，E最大，/最大，既(E自为自感电动势)最大。20第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4夕=0时，i最大,5最大,岛最大，&=0。对于电场E与磁场5以及电场育好e与磁场能与随时间变化的 图象有这样的对应关系。图象能更直观地反映同步异变关系和 极值对应关系。(5)自感电动势上与，一,图象的关系由石=心温知，石8,是i一,图象上某点处曲线切线的斜程 的绝对值。所以，利用图象可分析自感电动势随时间的变化和 极值。完整版ppt21第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-41.AC回路中电流最大时，极板上的电荷量有什么特点？提ZF：当回路中电流最大时，极板上的电荷量最小。2.在充电过程中极板上的电荷量逐渐增加，充电电流如何 变化？提示：随电容器上充电电荷的增多，充电电流逐渐减小。完整版ppt22第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4Q题组冲关lc振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，贝米)A.若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由&向aB.若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板 带负电完整版ppt 23第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4C.若磁场正在增强，则电场能正在减少，电容器上极板 带正电D.若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由I向b完整版ppt24第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4解析：若磁场正在减弱,则电流在减小,是充电过程,根 据安培定则可确定电流由向d电场能增大，上极板带负电，故选项A、B正确；若磁场正在增强，则电流在增大，是放电过 程，电场能正在减小，根据安培定则，可判断电流由&向心 上 极板带正电，故选项C正确，D错误。答案：ABC完整版ppt 25第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4田1.振荡电流的方向与磁场的方向由什么确定？提不：由安培定则确定。2.磁场正在减弱，LC回路正在充电还是放电？提示：磁场正在减弱，说明振荡电流在减小，是充电过程完整版ppt26第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4化的图象，由图可知（）A.在，1时刻，电路中的磁场能最小B.从，捶忆电路中电流值不断变小C.从右到，3电容器不断充电D.在，4时刻，电容器的电场能最小完整版ppt27第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4解析：由题图中可以看出，在Ti时刻电容器极板上的电量夕 为最大，电容器中的电场最强，此时电路中的能量全部都是电 容器中的电场能，电路中的磁场能为零，选项A正确。从到，2 时刻，电量夕不断减少，这是一个放电的过程，电流逐渐增大，选项B错误。山2到，3时刻，电量夕不断增大，是充电过程，所以 选项C正确。a时刻电量夕等于零，此时电容器中的电场能为 零，即为最小值，所以选项D正确。答案：ACD完整版ppt 28第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4类题通法判断,。回路处于放电过程还是充电过程的方法电流流向带正电的极板，电荷量增加，磁场能向电场能转 化，电场能增加，电流减小，磁场能减少，处于充电过程；电 流流出带正电的极板，电荷量减少，电场能向磁场能转化，电 场能减少，电流增大，磁场能增加，处于放电过程。完整版ppt 29第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4要点二 电磁振荡的周期和频率T核心要点1.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,用T表示O(2)频率：一秒钟内电磁振荡完成周期性变化的次数,Zj O1、完整版ppt30第十四章第2人教版物理选修3-4fl.回路的周期和频率公式：7=2局面,片说明：LC回路的周期、频率都由电路本身的特忸2和。的值)决定,与电容器极板上电荷量的多少、板间电压的高低、是否接入电路中等因素无关，所以称为电路的固有周期和固 有频率。使用周期公式时，一定要注意单位，T、L.C、/的单位 分别是秒、亨(H)、法(F)、赫(Hz)。完整版ppt31第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4电感1和电容器。在EC振荡电路中既是能量的转换器，又 决定着这种转换的快慢，l或C越大，能量转换时间也越长，故 周期也越长。回路中的电流/、线圈中的磁感应强度5、电容器极板间 的电场强度后的变化周期就是LC回路的振荡周期7=2小/1乙 在 一个周期内上述各量方向改变两次；电容器极板上所带的电荷 量，其变化周期也是振荡周期7=2小版极板上电荷的电性在 一个周期内改变两次；电场能、磁场能也在做周期性变化，但 是它们的变化周期是振荡周期的一半，即=y=7rZCo完整版ppt32第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4Io II.EC回路的周期与电容器极板上所带电量有关吗？提示：无关。LC回路周期由电路本身的特性决定，与极板 所带电量无关。2.电场能、磁场能的变化周期也等于2局面吗？提示：否。电场能、磁场能的变化周期是振荡周期的一半，为周记完整版ppt33第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4一一题组冲关P 例3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.在线圈中插入铁芯完整版ppt 34第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4解析：振荡电流的频率由1C回路本身的特性决定，/=ItvJlC 0增大电容器两极板间距，电容减小，振荡频率升高，选项A正确；升高电容器的充电电压只能改变振荡电流的强 弱，对振荡电流的周期和频率没有影响，选碘错误；增加线 圈的匝数和在线圈中插入铁芯，都会使电激增大，致使频率降 低，选项C、D错误。答案：A完整版ppt35第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-41.EC振荡电路的频率与哪些因素有关？提示：EC回路的频率取决于电容器的电容和线圈的自感系 数。2.电容器的电容、线圈的自感系数与哪些因素有关？提示：电容与极板正对面积、板间距及介质的介电常数有 关；自感系数贝U与线圈匝数和线圈中是否有铁芯等因素有关。完整版ppt36第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4例4在，C振荡电路中，用以下哪种方法可以使振荡频率增 大一倍（）A.自感系数A增大一倍，并且使平行板电容器两极板间距 缩小为原来的一半B.自感系数2增大一倍，并且使平行板电容器两极板间距离增大一倍C.自感系数L减小一半，并且使平行板电容器两极板的正 对面积增大一倍D.自感系数A减小一半，并且使平行板电容器两极板的正 对面积减为原来的一半完整版ppt 37第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4解析：电容器的电容5,又上。电路振荡频率为f=2万:分析可知选项D正确o答案：D完整版ppt38第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4解电磁振荡周期相关题目的方法(1)明确7=2几“乙即7取决于L、C,与极板所带电量、两 板间电压等无关。(2)明确电感线圈的自感系数L及电容器的电容C由哪些因素 决定。上一般由线圈的长度、横截面积、单位长度上的匝数及有eC无铁芯决定，电容。由公式。可知，与电介质的介电常数 QTtKa、极板正对面积S及板间距离/有关。完整版ppt 39第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4易错警示培优完整版ppt第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4对电磁振荡理解的四个误区示例如图所示为一个LC振荡电路中的电流变化图线,根据图线可判断（完整版ppt41第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4A.4时刻电感线圈两端的电压最大B.时刻电容器两极板间电压为零C.时刻电路中只有电场能D.右时刻电容器带电荷量为零完整版ppt42第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4解析：由题图知，时刻电流最大，磁场最强，磁场能最 大，根据电磁振荡的规律，此时电场能应最小，电场最弱，电 容器极板上所带的电荷量最小，此时刻电场能为零，选项C错 误，D正确；人时刻因电流最大，电流的变化率是零，自感电动 势为零,两端电压最小,A错误；打时刻电流最小,电场能最 大，电容器两极板间的电压最大，B错误。答案：D完整版ppt 43第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4误点提炼 误区1:误认为电流最大时，自感线圈两端电 压最大产生误区的原因是不清楚线圈两端电压的变化规律。电流 最大，电流的变化率为零，线圈自感电动势为零，两端电压最 小。误区2：误认为放电开始瞬间电流最大产生误区的原因是不清楚放电过程中线圈的自感作用，由 于线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，而使电流由零逐 渐增大。完整版ppt 44第十四章 第2人教版物理选修3-4误区3：误认为电流减小时，电场强度、电场能在减小其原因是不明确电流和电场强度、电场能是异步变化的，电流减小是充电过程，电场强度、电场能在增大。误区4：误认为电容器C上电荷量夕增加时，电流在增大这是由于不理解ZC振荡电路中夕及i的变化规律：充电过程 中夕增加、i减小。完整版ppt45第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4疑后小练 关于/C振荡电路中的振荡电流，下列说法中正确的是（）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成电场 能D.振荡电流减小的过程中，线圈中的磁场能转化为电场完整版ppt 46第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4解析：振荡电流最大时处于电容器放电结束瞬间，电场强 度为零，A错误；振荡电流为零时，振荡电流改变方向，这时 的电流变化最快，电流变化率最大，线圈中的自感电动势最 大，B错误；振荡电流增大时，线圈中的电场能转化为磁场 能，C错误；振荡电流减小时，线圈中的磁场能转化为电场 能，D正确。答案：D完整版ppt 47第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4在上。振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，则下列说法正确的是（）A.若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电B.若电容器正在充电，则电容器下极板带正电完整版ppt 49第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4C.若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大D.若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大完整版ppt 50第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4解析：由电流的磁场方向和安培定则可判断振汤电流的方 向，由于题目中未标明电容器两极板带电情况，可分两种情况 讨论。(1)若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电 阶段，电流增大，则C对，A错；由楞次定律可判定D对。(2)若该时刻电容器下极板带正电，可知电容器处于充电状 态，电流在减小，则B对。答案：BCD完整版ppt 51第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-42.如图甲所示的电路中，上是电阻不计的电感器，。是电容 器，闭合开关S,待电路达到稳定状态后，再断开开海，LC电 路中将产生电磁振荡。如果规定电感檄中的电流方向从到A为 正，断开开关的时刻为，=0时刻，那么图乙所示的图象中，能 正确表示电感器中的电流;随时间，变化规律的是（）完整版ppt 52第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4完整版ppt第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4解析：s断开前，由于电感器电阻为零，油段短路，有自 到A的最大电流，电容器不带电。S断开时，电感器中产生与电 流方向相同的自感电动势，阻碍电感器中电流的减小，使电感 器中电流继续自向加充动，给电容器充电。经:电容器极板上电 荷量达最大，LC回路中电流为零；从J到彳时间内，电容器放完整版ppt54第十四章 第2金版教程人教版物理选修3-4电，电流从A向流动。此后在电感器自感电动势的作用下，电 容器被反向充电，又再次放电。所以电感中的电流随时间变化 的情况，如选项C中图象所示。答案：C完整版ppt 55第十四章 第2