第四章電磁振蕩與電磁波1電磁振蕩水波是由機械振動形成的。一顆石子投入水面會激起一陣漣漪，但是要形成持續的水波，則需要不斷地擊打水面。電視、廣播接收的是電磁波，要產生持續的電磁波，需要持續變化的電流。怎樣才能產生這樣的電流呢?新課導入可以通過線圈和電容器組成的電路實現把線圈、電容器、電源和單刀雙擲開關按照圖連成電路。把電壓傳感器（或示波器）的兩端連在電容器的兩個極板上。先把開關置于電源一側，為電容器充電;稍后再把開關置于線圈一側，使電容器通過線圈放電。觀察電腦顯器顯示的電壓波形。觀察振蕩電路中電壓的波形一、電磁振蕩的產生1.振蕩電流:大小和方向都做周期性迅速變化的電流。2.振蕩電路:產生振蕩電流的電路。3.電磁振蕩:電路中的電流i、電容器極板上的電荷量q、電容器里的電場強度E、線圈里的磁感應強度B,都在周期性地變化著。這種現象就是電磁振蕩。知識梳理二、電磁振蕩中的能量轉化從能量的觀點來看,電容器剛要放電時,電容器里的電場最強,電路里的能量全部儲存在電容器的電場中;電容器開始放電后,電容器里的電場逐漸減弱,線圈的磁場逐漸增強,電場能逐漸轉化為磁場能;在放電完畢的瞬間,電場能全部轉化為磁場能;之后,線圈的磁場逐漸減弱,電容器里的電場逐漸增強,磁場能逐漸轉化為電場能;到反方向充電完畢的瞬間,磁場能全部轉化為電場能。所以,在電磁振蕩的過程中,電場能和磁場能會發生周期性的轉化。三、電磁振蕩的周期和頻率

3.用可調電容器或可調電感的線圈組成電路,改變電容器的電容或線圈的電感,振蕩電路的周期和頻率就會隨著改變。1.用圖像對應分析：振蕩過程中電流i、極板上的電荷量q、電場能和磁場能之間的對應關系振蕩過程中各物理量的變化情況要點剖析甲

以逆時針方向電流為正

乙

圖中q為上極板的電荷量

甲

以逆時針方向電流為正

乙

圖中q為上極板的電荷量

2.相關量與電路狀態的對應情況

3.幾個關系(1)同步同變關系在LC振蕩回路發生電磁振蕩的過程中,電容器上的物理量:電荷量q、電場強度E、電場能EE是同步變化的,即q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)。振蕩線圈上的物理量:振蕩電流i、磁感應強度B、磁場能EB也是同步變化的,即i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)。(2)同步異變關系在LC振蕩過程中,電容器上的三個物理量q、E、EE增大時,線圈中的三個物理量i、B、EB減小,且它們的變化是同步的,也即q、E、EE↑i、B、EB↓。例題(多選)如圖所示,L為一電阻可忽略的線圈,D為一燈泡,C為電容器,開關S處于閉合狀態,燈泡D正常發光,現突然斷開S,并開始計時,能正確反映電容器a極板上電荷量q及LC回路中電流i(規定順時針方向為正)隨時間變化的圖像是(圖中q為正值,表示a極板帶正電)(

)典例精析解析

S斷開前,線圈L短路,線圈中電流從上到下,電容器不帶電;S斷開時,線圈L中產生自感電動勢,阻礙電流減小,給電容器C充電,此時LC回路中電流i沿順時針方向(正向)最大;給電容器充電過程,電容器帶的電荷量最大時(a板帶負電),線圈L中電流減為零。此后,LC回路發生電磁振蕩形成交變電流。綜上所述,選項B、C正確。答案

BC解析

S斷開前,線圈L短路,線圈中電流從上到下,電容器不帶電;S斷開時,線圈L中產生自感電動勢,阻礙電流減小,給電容器C充電,此時LC回路中電流i沿順時針方向(正向)最大;給電容器充電過程,電容器帶的電荷量最大時(a板帶負電),線圈L中電流減為零。此后,LC回路發生電磁振蕩形成交變電流。綜上所述,選項B、C正確。答案

BC規律方法LC振蕩電路充、放電過程的判斷方法(1)根據電流流向判斷,當電流流向帶正電的極板時,處于充電過程;反之,處于放電過程。(2)根據物理量的變化趨勢判斷:當電容器的電荷量q(U、E)增大時,處于充電過程;反之,處于放電過程。(3)根據能量判斷:電場能增加時,處于充電過程;磁場能增加時,處于放電過程。備用工具&資料解析

S斷開前,線圈L短路,線圈中電流從上到下,電容器不帶電;S斷開時,線圈L中產生自感電動勢,阻礙電流減小,給電容器C充電,此時LC回路中電流i沿順時針方向(正向)最大;給電容器充電過程,電容器帶的電荷量最大時(a板帶負電),線圈L中電流減為零。此后,LC回路發生電磁振蕩形成交變電流。綜上所述,選項B、C正確。答案

BC(2)同步異變關系在LC振蕩過程中,電容器上的三個物理量q、E、EE增大時,線圈中的三個物理量i、B、EB減小,且它們的變化是同步的,也即q、E、EE↑i、B、EB↓。把線圈、電容器、電源和單刀雙擲開關按照圖連成電路。把電壓傳感器（或示波器）的兩端連在電容器的兩個極板上。先把開關置于電源一側，為電容器充電;稍后再把開關置于線圈一側，使電容器通過線圈放電。觀察電腦顯器顯示的電壓波形。觀察振蕩電路中電壓的波形二、電磁振蕩中的能量轉化從能量的觀點來看,電容器剛要放電時,電容器里的電場最強,電路里的能量全部儲存在電容器的電場中;電容器開始放電后,電容器里的電場逐漸減弱,線圈的磁場逐漸增強,電場能逐漸轉化為磁場能;在放電完畢的瞬間,電場能全部轉化為磁場能;之后,線圈的磁場逐漸減弱,電容器里的電場逐漸增強,磁場能逐漸轉化為電場能;到反方向充電完畢的瞬間,磁場能全部轉化為電場能。所以,在電磁振蕩