《电磁振荡》 复习学案.docxVIP

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第四章电磁振荡与电磁波

第1节电磁振荡

【素养目标】

1.了解发现电磁波的历史背景,了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点,知道电磁波的概念及通过电磁波体会电磁场的物质性。

2.体验赫兹证明电磁波存在的实验过程及实验方法,领会物理实验对物理学发展的意义。

3.通过对电磁振荡的实验观察,体会LC电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化过程及其相关物理量的变化情况,了解电磁波的产生过程。

4.了解LC振荡电路固有周期和固有频率的公式,了解实际生产、生活中调节振荡电路频率的基本方法。

【必备知识】

知识点一、电磁振荡

(1)振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫做振荡电流。

(2)振荡电路：能产生振荡电流的电路叫做振荡电路。

(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：由于线圈的自感作用，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。

②充电过程：电容器放电完毕，由于线圈的自感作用，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。

(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电热产生，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。

知识点二、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叫做周期。

(2)频率：单位时间内完成的周期性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固有周期和固有频率。

(3)周期和频率公式：T＝，f＝。

【重难点探究】

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

2.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图象，如图所示

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电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i、B、EB是同步异向变化的，即q、E、EE同时减小时，i、B、EB同时增大，且它们是同步的，也即

q、E、EE↑i、B、EB↓。

3．物理量的等式关系

线圈上的振荡电流i＝eq\f(Δq,Δt)，自感电动势E自＝L·eq\f(Δi,Δt)，振荡周期T＝2πeq\r(LC)。

4．极值、图象的对应关系

如图所示，i＝0时，q最大，E最大，EE最大，E自(E自为自感电动势)最大。

q＝0时，i最大，B最大，EB最大，E自＝0。

对于电场E与磁场B以及电场能EE与磁场能EB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E自与i-t图象的关系

由E自＝L·eq\f(Δi,Δt)知，E自∝eq\f(Δi,Δt)是i-t图象上某点处曲线切线的斜率k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。

【课堂检测】

1.如图1所示为LC振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线，下列判断中正确的是()

图1

①在B和d时刻，电路中电流最大②在A→B时间内，电场能转变为磁场能③A和c时刻，磁场能为零④在O→A和c→d时间内，电容器被充电

A.?只有①和③????????????????????????B.?只有②和④????????????????????????C.?只有④????????????????????????D.?只有①②和③

2.如图1甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间变化的规律如图1乙所示，则电路中振荡电流随时间变化的图象是图2中的(