第四章 1　电磁振荡 学案（学生版+教师版）—2024年春高中物理人教版选择性必修 第二册

第四章　电磁振荡与电磁波 1　电磁振荡 [学习目标]　 1.知道什么是振荡电流和振荡电路。 2.知道LC振荡电路中振荡电流的产生过程，知道电磁振荡过程中的能量转化情况(重难点)。3.知道LC振荡电路的周期和频率公式，并会进行相关的计算。 一、电磁振荡的产生及能量变化 1．振荡电流：大小和方向都做_____迅速变化的电流。 2．振荡电路：产生_____的电路。 3．LC振荡电路：由_____和_____组成的最简单的振荡电路。 4．电磁振荡：在LC振荡电路中，电路的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在_____地变化。这种现象就是电磁振荡。 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。以逆时针方向为电流正方向，以S接通2接线柱这一刻为t＝0时刻。完成下列表格。 电路 状态 时刻t 0 T T 电荷 量q 最多 ____ ____ ____ 最多 电场 能E电 最大 ____ ____ ____ 最大 电流i 0 ____ ____ ____ 0 磁场能 E磁 0 ____ ____ ____ 0 振荡 规律 例1　(2023·南京金陵中学期末)如图所示的LC振荡电路中，某时刻电容器上下极板带电情况和线圈L中的磁场方向如图所示，则此时(　　) A．线圈中的自感电动势在增大 B．电容器两端电压正在减小 C．磁场能正在转化为电场能 D．LC回路中的电流正在减小 1．在LC振荡电路发生电磁振荡的过程中，与电容器有关的物理量：电荷量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的，即q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)。 与线圈有关的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的，即i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)。 2．在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量q、E、EE增大时，线圈中的三个物理量i、B、EB减小，即q、E、EE↑i、B、EB↓。 例2　(2022·南通市高二统考期中)图甲LC振荡电路中通过Q点的电流(向右为正)变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是(　　) A．t＝0.25 s时，电容器处于充电状态 B．t＝0.25 s时，电容器上极板带正电 C．t＝1.75 s时，Q点的电势比P点的电势低 D．t＝1.75 s时，磁场能向电场能转化 针对训练 1　在如图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乙所示，规定电路中振荡电流沿逆时针方向为正方向，则电路中振荡电流随时间变化的图像是(　　) LC振荡电路充、放电过程的判断方法： (1)根据电流流向判断，当电流流向带正电的极板时，处于充电过程；反之，处于放电过程。 (2)根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电荷量q(U、E)增大时，处于充电过程；反之，处于放电过程。 (3)根据能量判断：电场能增加时，处于充电过程；磁场能增加时，处于放电过程。 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_____。 2．频率：电磁振荡完成周期性变化的_____与所用时间之比，数值上等于_____内完成的周期性变化的次数。 3．LC电路的周期和频率公式：T＝_____，f＝_____。 说明：(1)LC电路的周期、频率都由电路本身的特性(L和C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。 (2)电路中的电流i、线圈中的磁感应强度B、电容器极板间的电场强度E的变化周期就是LC电路的振荡周期T＝2π，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T＝2π；而电场能、磁场能变化周期是振荡周期的一半，即T′＝＝π。 如图所示的电路， (1)如果仅更换电感L更大的线圈，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，线圈因自感现象产生的自感电动势是否更大？“阻碍”作用是否也更大？由于延缓了振荡电流的变化，振荡周期T会怎样变化？ (2)如果仅更换电容C更大的电容器，将开关S掷向1，先给电容器充电，电容器的带 ... ...