2024_2025学年高中物理第三章电磁振荡电磁波第1节电磁振荡学案教科版选修3_4.docVIP

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第1节电磁振荡

1.理解振荡电流、振荡电路及LC电路的概念，了解LC回路中振荡电流的产生过程．(重点＋难点)2．知道LC振荡电路中的能量转化状况，了解电磁振荡的周期与频率，会求LC电路的周期与频率．(难点)3．知道无阻尼振荡和阻尼振荡的区分．

一、振荡电流的产生电磁振荡

1．振荡电流和振荡电路

(1)振荡电流：大小和方向都随时间做周期性快速变更的电流．

(2)振荡电路：产生振荡电流的电路．最简洁的振荡电路为LC振荡电路．

2．电磁振荡的过程

放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流渐渐增大，电容器极板上的电荷渐渐削减，电容器里的电场渐渐减弱，线圈的磁场渐渐增加，电场能渐渐转化为磁场能，振荡电流渐渐增大，放电完毕，电流达到最大，电场能全部转化为磁场能．

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接着流淌，电容器将进行反向充电，线圈的磁场渐渐减弱，电容器里的电场渐渐增加，磁场能渐渐转化为电场能，振荡电流渐渐减小，充电完毕，电流减小为零，磁场能全部转化为电场能．

二、无阻尼振荡和阻尼振荡

1．无阻尼振荡：电磁振荡中没有能量损失，振荡电流的振幅恒久保持不变．

2．阻尼振荡：振荡电路的能量渐渐损耗，振荡电流的振幅渐渐减小，直到停止振荡．

三、电磁振荡的周期与频率

1．周期：电磁振荡完成一次周期性变更须要的时间．

2．频率：1s内完成的周期性变更的次数．

假如没有能量损失，也不受其他外界影响，这时的周期和频率叫振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率．

3．LC电路的周期(频率)的确定因素

理论分析和试验表明，LC电路的周期T与自感系数L、电容C的关系式是T＝2πeq\r(LC)，所以其振荡的频率f＝eq\f(1,2π\r(LC)).可见，用可变电容器或可变电感线圈组成电路，就可以依据须要变更振荡电路的周期和频率．

电磁振荡的过程分析

1．用图像对应分析i、q的变更关系

2．相关量与电路状态的对应状况

电路状态

甲

乙

丙

丁

戊

时间t

0

T/4

T/2

eq\f(3,4)T

T

电荷量q

最多

0

最多

0

最多

电场能

最大

0

最大

0

最大

电流i

0

正向最大

0

反向最大

0

磁场能

0

最大

0

最大

0

3．LC回路中各量间的变更规律及对应关系

(1)同步同变关系：在LC回路发生电磁振荡过程中，电容器上的物理量：电荷量q、电场强度E、电场能EE是同步同向变更的：

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也是同步同向变更的：

i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)．

(2)同步异变关系：在LC回路发生电磁振荡过程中，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是同步异向变更的，即q、E、EE同时减小时，i、B、EB同时增大，且它们的变更是同步的，即q、E、EE↑→i、B、EB↓.

(3)极值、图像的对应关系：i＝0时，q最大，E最大，EE最大，E自最大．

(4)自感电动势的变更规律：自感电动势E＝Leq\f(Δi,Δt)，在i－t图像中某点切线的斜率的肯定值与自感电动势成正比．因此若电流按正弦规律变更，则自感电动势按余弦规律变更，所以自感电动势的变更规律与极板上的电压的变更规律相同．

推断各物理量的变更方法：首先要推断是充电过程还是放电过程．若电流流向负极板，则为放电过程；若电流流向正极板，则为充电过程．若题目已知电流产生的磁场方向，则依据右手定则推断出电流的方向，然后可推断是充电还是放电．

(多选)在LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向如图所示，则下列说法正确的是()

A．若磁场正在加强，则电容器正在放电，电流方向为a→b

B．若磁场正在减弱，则电场能正在减小，电容器下极板带负电荷

C．若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器下极板带负电荷

D．若磁场正在加强，则电容器正在充电，电流方向为b→a

[思路点拨]解答本题首先依据电流的磁场方向和安培定则推断振荡电流的方向，然后再依据磁场的变更推断电容器的充放电以及极板带电状况．

[解析]在电磁振荡的一个周期内，磁场加强的过程，必定是电容器放电过程，振荡电流增大而电场能减小，依据线圈磁感线方向，用安培定则可确定线圈上振荡电流的方向，从而得知回路中电流方向是a→b，留意到这是放电电流，故电容器下极板带正电荷；磁场正在减弱的过程，必定是电容器充电过程，振荡电流减小而电场能增大，用安培定则推断此时电流方向仍是a→b，但这是充电电流，故负电荷不断聚到下极板，上极板则出现等量正电荷，电容器两极板的电荷不断增加．由以上分析可知，本题正确选项应为A、C．

[答案]AC

eq\a\vs4\al()

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