1、电磁场和电磁波1电磁磁荡2一、振荡电流一、振荡电流: :实验：实验：如图：先把开关板到电池组如图：先把开关板到电池组一边，给电容器充电。稍后一边，给电容器充电。稍后再把开关板到线圈一边，让再把开关板到线圈一边，让电容器通过线圈放电。电容器通过线圈放电。LGCS1.1. 振荡电流振荡电流：这种电路产生的大小和方向做周期性：这种电路产生的大小和方向做周期性变化的电流，叫振荡电流。变化的电流，叫振荡电流。2.2. 能够产生振荡电流的电路叫能够产生振荡电流的电路叫 振荡电路振荡电路。如图所示。如图所示是一种简单的振荡电路，称为是一种简单的振荡电路，称为 LCLC 振荡电路振荡电路。3.LC3.LC回路
2、产生的振荡电流按正弦规律变化。回路产生的振荡电流按正弦规律变化。说明：由说明：由LCLC 回路产生的振荡电流也是种交变电流，只是它的频率比照回路产生的振荡电流也是种交变电流，只是它的频率比照明用交变电流的频率高得多。明用交变电流的频率高得多。3二、电磁振荡的产生：二、电磁振荡的产生：+ + +L CSE4二、电磁振荡的产生：二、电磁振荡的产生：电磁振荡是电容器充电磁振荡是电容器充1 1、电磁振荡的产生原理：、电磁振荡的产生原理：放电和线圈的自感现放电和线圈的自感现象共同作用产生的象共同作用产生的. .线圈线圈具有自感作用LULUC+ + + +C 电容器电容器具有充、放电作用L L5二、电磁振
3、荡的产生：二、电磁振荡的产生：2 2、电磁振荡的产生过程：、电磁振荡的产生过程：i+ + + +R C6+ +?正向正向放电放电正向正向充电充电?+ +?反向反向放电放电+ +i i反向反向充电充电0tqot7时间时间tt = 0t=T/4t=T/2t=3T/4t=T电容器电电容器电量量q电感上电电感上电流流i电场能电场能磁场能磁场能最最 大大 上上+ + 下下? ?零零最最 大大正正 方方 向向最最 大大 上上? ? 下下+ +零零最最 大大负负 方方 向向最最 大大 上上+ + 下下? ?零零最大最大零零零零最大最大零零零零最大最大零零零零最大最大最大最大零零8三、电磁振荡的变化规律：三、
4、电磁振荡的变化规律：1 1、电磁振荡的特点：、电磁振荡的特点：LCLC 回路工作过程具有回路工作过程具有对称性对称性和和周期性周期性，可归结为：，可归结为：(1)(1) 、两个物理过程：、两个物理过程：放电过程；放电过程；电场能转化为磁场能，q iq i充电过程：充电过程：磁场能转化为电场能，q iq i(2)(2) 、两个特殊状态：、两个特殊状态：充电完毕状态：充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小。能最大，磁场能最小。放电完毕状态：放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小。能最大，电场能最小。
5、92 2、电磁振荡的变化规律：、电磁振荡的变化规律：(1)(1) 总能量守恒电场能磁场能恒量总能量守恒电场能磁场能恒量(2)(2) 电场能与磁场能交替转化电场能与磁场能交替转化放电放电电场能磁场能充电充电化化 同同化化 同同磁感强度B步步步步两极间场强E变变变变电路中电流电容器带电量步调相反步调相反10(3)(3) 变化规律的图象描述：变化规律的图象描述：qoEo电场能ototioBtto磁场能tt11四、电磁振荡：四、电磁振荡：在振荡电路产生振荡电流的过程中，电容在振荡电路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，以及跟电荷器极板上的电荷、通过线圈的电流，以及跟电荷和电流相联
6、系的电场和磁场都发生周期性的变化，和电流相联系的电场和磁场都发生周期性的变化，这种现象叫电磁振荡。这种现象叫电磁振荡。返回返回12例例1:1: 电磁振荡和机械振动对比电磁振荡和机械振动对比: :单单摆摆振振荡荡电电路路+ +?+ +?+ +放电放电充电充电放电放电充电充电13六、电磁振荡的周期和频率六、电磁振荡的周期和频率1周期周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间要的时间2频率频率f：一秒种内完成周期性变化的次数：一秒种内完成周期性变化的次数3LC回路的周期和频率：回路的周期和频率：2?LCT= f=12?LC注：注：LC回路的周期和频率只取决于电感线圈的
7、自感系数和电容器回路的周期和频率只取决于电感线圈的自感系数和电容器的电容，与电容器带电量、板间电压及回路中的电流都无关的电容，与电容器带电量、板间电压及回路中的电流都无关4T、L、C、f的单位分别是秒、享、法、的单位分别是秒、享、法、赫赫14例题：例题：1. 某时刻某时刻LC回路的状态如图所示，则此时刻回路的状态如图所示，则此时刻A. 振荡电流振荡电流i 正在减小正在减小（A DA D）B. 振荡电流振荡电流i 正在增大正在增大C. 电场能正在向磁场能转化电场能正在向磁场能转化D. 磁场能正在向电场能转化磁场能正在向电场能转化2. LC回路中电容两端的电压随时间变化的回路中电容两端的电压随时间
8、变化的关系如图所示，则关系如图所示，则( )B CB CA. 在时刻在时刻t1，电路中的电流最大，电路中的电流最大B. 在时刻在时刻t2 ，电路中的磁场能最大，电路中的磁场能最大C. 在时刻在时刻t2至至t3，电路中电场能不断增大，电路中电场能不断增大D. 在时刻在时刻t3至至t4，电容的带电量不断增大，电容的带电量不断增大LC+ +?+ +?由电流方向和电容由电流方向和电容器上电量可判断电器上电量可判断电路中正在充电。路中正在充电。U0t1t2tt3t4153.3. 如图所示的如图所示的LCLC振荡电路正处在振荡过振荡电路正处在振荡过程中，某时刻程中，某时刻L L中的磁场和中的磁场和C C中
9、的电场如图所示，中的电场如图所示，可知可知( (A A 、电容器中的电场强度正在增大、电容器中的电场强度正在增大B B、线圈中磁感强度正在增大、线圈中磁感强度正在增大C C、该时刻电容器带电量最多、该时刻电容器带电量最多D D 、该时刻振荡电流达最大值、该时刻振荡电流达最大值) )A ALC由磁场方向可由磁场方向可判断回路中电判断回路中电流方向，进而流方向，进而判断是充电还判断是充电还是放电是放电16六、电磁振荡的周期和频率六、电磁振荡的周期和频率1周期周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间要的时间2频率频率f：一秒种内完成周期性变化的次数：一秒种内完成周期
10、性变化的次数3LC回路的周期和频率：回路的周期和频率：2?LCT= f=12?LC注：注：LC回路的周期和频率只取决于电感线圈的自感系数和电容器回路的周期和频率只取决于电感线圈的自感系数和电容器的电容，与电容器带电量、板间电压及回路中的电流都无关的电容，与电容器带电量、板间电压及回路中的电流都无关4T、L、C、f的单位分别是秒、享、法、的单位分别是秒、享、法、赫赫17例欲增大例欲增大LCLC 电路的频率，下列可行的是【电路的频率，下列可行的是【A A 增大电容器的初始电荷增大电容器的初始电荷B B增大电容器两极板的正对面积增大电容器两极板的正对面积C C增大电容器两极板间的距离增大电容器两极板
11、间的距离D D 增加线圈的匝数增加线圈的匝数】LCLC 振荡电路中产生振荡电路中产生15MHz15MHz 的振荡电流，已有的振荡电流，已有300PF300PF的电容器，则应选用自感系数是享的电容器，则应选用自感系数是享的线圈，这个振荡电流的周期是秒的线圈，这个振荡电流的周期是秒18(2)(2) 与磁场能有关的因素：与磁场能有关的因素：磁场能磁感线密度磁感强度B线圈中电流 i191 1、与电场能和磁场能有关的因素、与电场能和磁场能有关的因素：(1)(1) 与电场能有关的因素：与电场能有关的因素：电场能电场能电场线密度电场线密度电场强度电场强度E E电容器极板间电压电容器极板间电压u u电容器带电
12、量电容器带电量q q20四、阻尼振荡和无阻尼振荡：四、阻尼振荡和无阻尼振荡：1 1、无阻尼振荡、无阻尼振荡振荡电流的振幅保持不变，即作等幅振荡。2 2、阻尼振荡、阻尼振荡振荡电流的振幅逐渐变小，即作减幅振荡。返回返回21例题：例题：LCLC 振荡电路中电容器极板上电量振荡电路中电容器极板上电量 q q 随时间随时间t t变化的图线如图，由图可知：变化的图线如图，由图可知：A A 、在、在t t1 1时刻电路中的磁场能最小时刻电路中的磁场能最小B B、从、从t t1 1到到t t2 2，电路中的电流值不断变小，电路中的电流值不断变小C C、从、从t t2 2到到t t3 3 ，电容器不断充电，电
13、容器不断充电D D 、在、在t t4 4时刻电容器的电场能最小时刻电容器的电场能最小qot1t2t3t4t答案：答案：ACDACD22课堂练习：课堂练习：1 1、LCLC 振荡电路中某时的状态如振荡电路中某时的状态如图，试作出图，试作出 q qt t 和和I It t 图线。图线。+ +- - - -qtitqtit232 2、在在LCLC 振荡电路中，在电容器充电完毕未开振荡电路中，在电容器充电完毕未开始放电时，正确的说法是：始放电时，正确的说法是：A A、电场能正向磁场能转化、电场能正向磁场能转化B B、磁场能正向电场能转化、磁场能正向电场能转化C C、电路里的电场最强、电路里的电场最强D
14、 D 、电路里的磁场最强、电路里的磁场最强返回返回24总结：总结：LCLC 振荡电路产生振荡电流的振荡电路产生振荡电流的物理原因物理原因是是电容器的充放电作用和线圈的自感电容器的充放电作用和线圈的自感 作用；作用；LCLC 振荡电路产生振荡电流的振荡电路产生振荡电流的物理实质物理实质是是电场能和磁场能的周期性转换。电场能和磁场能的周期性转换。在解决振荡电路问题时，电场能与磁场能的交在解决振荡电路问题时，电场能与磁场能的交替转化是解决问题的线索和关键；与电场能和磁场替转化是解决问题的线索和关键；与电场能和磁场能相关的各量的变化规律是解决问题的依据；能相关的各量的变化规律是解决问题的依据； q q
15、t t 和和I It t 图线及其相互转化是解决问题的直观手段。图线及其相互转化是解决问题的直观手段。作业：作业：阅读教材，并将电磁振荡与机械振动类比阅读教材，并将电磁振荡与机械振动类比25一、振荡电流与振荡电路：一、振荡电流与振荡电路：1 1、振荡电流：、振荡电流：大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流2 2、振荡电路：、振荡电路：能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路3 3、理想的、理想的LCLC 振荡电路：振荡电路：(1)LC(1)LC 回路：由线圈回路：由线圈L L和电容和电容C C组成的最简单振荡电路。组成的
16、最简单振荡电路。(2)(2) 理想的理想的LCLC振荡电路振荡电路: : 只考虑电感、电容的作用，而忽只考虑电感、电容的作用，而忽略能量损耗略能量损耗返回返回26学习目的：学习目的：1 1、认识、认识 LC LC 回路产生电磁振荡的现象，回路产生电磁振荡的现象，了解振荡电流产生的物理原因，理解振荡电了解振荡电流产生的物理原因，理解振荡电流产生的物理实质，掌握振荡电路的变化规流产生的物理实质，掌握振荡电路的变化规律。律。2 2、通过电磁振荡的观察和分析，培养、通过电磁振荡的观察和分析，培养综合运用物理知识分析问题、解决问题的综合运用物理知识分析问题、解决问题的能力，提高学生的综合素质。能力，提高
17、学生的综合素质。27学习重点：学习重点：LCLC 回路的工作过程及相关物理量的变回路的工作过程及相关物理量的变化规律化规律：振荡电流产生的物理原因和实质振荡电流产生的物理原因和实质28学习难点学习难点学习过程：学习过程：( 启发引入)1 1、电磁波与现代科技和人类生活、电磁波与现代科技和人类生活的密切关系。的密切关系。2 2、研究电磁波应从电磁振荡开始。、研究电磁波应从电磁振荡开始。29概念概念产生产生规律规律种类种类应用应用总结总结30q=Qmi=0q=0 i=Im+ +- - - -放电放电- - - -充充电电个一周期性充充电电化 变q=0 i=Im放电放电+ +q=Qmi=0返回返回31
