人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊(cè)PAGEPAGE14.1電磁振蕩〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1．知道什么是振蕩電流和振蕩電路。2．知道LC振蕩電路中振蕩電流的產(chǎn)生過(guò)程，知道電磁振蕩過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化情況。3．知道電磁振蕩的周期和頻率，知道LC電路的周期和頻率與哪些因素有關(guān)，并會(huì)進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。〖知識(shí)梳理〗一、電場(chǎng)振蕩的產(chǎn)生及能量變化1．振蕩電流：大小和方向都做迅速變化的電流。2．振蕩電路：能產(chǎn)生的電路。最簡(jiǎn)單的振蕩電路為L(zhǎng)C振蕩電路。3．LC振蕩電路的放電、充電過(guò)程如圖所示，將開(kāi)關(guān)S擲向1，先給電容器充電，再將開(kāi)關(guān)擲向2，從此時(shí)起，電容器要對(duì)線圈放電。(1)電容器放電：由于線圈的作用，放電電流不會(huì)立刻達(dá)到最大值，而是由零逐漸增大，同時(shí)電容器極板上的電荷逐漸。放電完畢時(shí)，極板上的電荷量為零，放電電流達(dá)到。該過(guò)程電容器的全部轉(zhuǎn)化為線圈的。(2)電容器充電：電容器放電完畢時(shí)，由于線圈的作用，電流并不會(huì)立刻減小為零，而要保持原來(lái)的方向繼續(xù)流動(dòng)，并逐漸減小，電容器開(kāi)始，極板上的電荷逐漸，電流減小到零時(shí)，充電結(jié)束，極板上的電荷最多。該過(guò)程中線圈的又全部轉(zhuǎn)化為電容器的。4．電磁振蕩的實(shí)質(zhì)在電磁振蕩過(guò)程中，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(chǎng)強(qiáng)度E、線圈里的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，都在，電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能也隨著做周期性的。二、電磁振蕩的周期和頻率1．電磁振蕩的周期T：電磁振蕩完成一次需要的時(shí)間。2．電磁振蕩的頻率f：周期的倒數(shù)，數(shù)值等于單位時(shí)間內(nèi)完成的的次數(shù)。如果振蕩電路沒(méi)有能量損失，也不受其他外界條件影響，這時(shí)的周期和頻率分別叫作振蕩電路的周期和頻率。3．LC電路的周期和頻率公式：T＝2πeq\r(LC)，f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC)).其中：周期T、頻率f、電感L、電容C的單位分別是秒(s)、赫茲(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。〖課堂探究〗一、振蕩過(guò)程中各物理量的變化情況給LC電路提供能量后，利用電容器的充放電作用和線圈產(chǎn)生自感的作用，使LC電路中產(chǎn)生電流，同時(shí)電容器極板上電荷量q及與q相關(guān)聯(lián)的電場(chǎng)(E，U，EE)，通電線圈的電流i及與i相關(guān)聯(lián)的磁場(chǎng)(B，EB)都發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象，稱電磁振蕩。其中，產(chǎn)生的大小和方向都周期性變化的電流稱振蕩電流。產(chǎn)生振蕩電流的電路稱振蕩電路。最簡(jiǎn)單的振蕩電路是LC振蕩電路。1．各物理量變化情況一覽表2．振蕩電流、極板帶電荷量隨時(shí)間的變化圖像，如圖所示二、LC電路中各量間的變化規(guī)律及對(duì)應(yīng)關(guān)系1．同步同變關(guān)系在LC電路發(fā)生電磁振蕩的過(guò)程中，電容器上的物理量：帶電荷量q、電場(chǎng)強(qiáng)度E、電場(chǎng)能EE是同步同向變化的，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(yīng)強(qiáng)度B、磁場(chǎng)能EB也是同步同向變化的，即i↓—B↓—EB↓(或i↑—B↑—EB↑)。2．同步異變關(guān)系在LC電路產(chǎn)生電磁振蕩的過(guò)程中，電容器上的三個(gè)物理量q、E、EE與線圈中的三個(gè)物理量i、B、EB是同步異向變化的，即q、E、EE同時(shí)減小時(shí)，i、B、EB同時(shí)增大，且它們是同步的，也即q、E、EE↑i、B、EB↓。3．物理量的等式關(guān)系線圈上的振蕩電流i＝eq\f(Δq,Δt)，自感電動(dòng)勢(shì)E自＝L·eq\f(Δi,Δt)，振蕩周期T＝2πeq\r(LC)。4．極值、圖像的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖所示，i＝0時(shí)，q最大，E最大，EE最大，E自(E自為自感電動(dòng)勢(shì))最大。q＝0時(shí)，i最大，B最大，EB最大，E自＝0。對(duì)于電場(chǎng)E與磁場(chǎng)B以及電場(chǎng)能EE與磁場(chǎng)能EB隨時(shí)間變化的圖像有這樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖像能更直觀地反映同步異變關(guān)系和極值對(duì)應(yīng)關(guān)系。5．自感電動(dòng)勢(shì)E自與i-t圖像的關(guān)系由E自＝L·eq\f(Δi,Δt)知，E自∝eq\f(Δi,Δt)是i-t圖像上某點(diǎn)處曲線切線的斜率k的絕對(duì)值。所以，利用圖像可分析自感電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化和極值。〖典例精析〗例1如圖所示，LC振蕩電路中，已知某時(shí)刻電流i沿順時(shí)針?lè)较?且正在增大,則()A.A板帶正電 B.A、B兩板間的電壓在增大C.電容器C正在充電 D.電場(chǎng)能正在轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能例2(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(kāi)關(guān)S處于閉合狀態(tài),燈泡D正常發(fā)光,現(xiàn)突然斷開(kāi)S,并開(kāi)始計(jì)時(shí),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(guī)定順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?隨時(shí)間變化的圖像是(圖中q為正值,表示a極板帶正電)()

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖知識(shí)梳理〗一、周期性振蕩電流自感減少最大值電場(chǎng)能磁場(chǎng)能自感反向充電增多磁場(chǎng)能電場(chǎng)能周期性地變化著轉(zhuǎn)化二、周期性變化周期性變化固有固有〖典例精析〗例1〖答案〗D〖解析〗電流i正在增大,磁場(chǎng)能增大,電容器在放電,電場(chǎng)能減小,電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確;由題圖中i方向可知B板帶正電,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于電容器放電,電荷量減少,兩板間的電壓在減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。例2〖答案〗BC〖解析〗S斷開(kāi)前,線圈L短路,線圈中電流從上到下,電容器不帶電;S斷開(kāi)時(shí),線圈L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙電流減小,給電容器C充電,此時(shí)LC回路中電流i沿順時(shí)針?lè)较?正向)最大;給電容器充電過(guò)程,電容器帶的電荷量最大時(shí)(a板帶負(fù)電),線圈L中電流減為零。此后,LC回路發(fā)生電磁振蕩形成交變電流。綜上所述,選項(xiàng)B、C正確。4.1電磁振蕩〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1．知道什么是振蕩電流和振蕩電路。2．知道LC振蕩電路中振蕩電流的產(chǎn)生過(guò)程，知道電磁振蕩過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化情況。3．知道電磁振蕩的周期和頻率，知道LC電路的周期和頻率與哪些因素有關(guān)，并會(huì)進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。〖知識(shí)梳理〗一、電場(chǎng)振蕩的產(chǎn)生及能量變化1．振蕩電流：大小和方向都做迅速變化的電流。2．振蕩電路：能產(chǎn)生的電路。最簡(jiǎn)單的振蕩電路為L(zhǎng)C振蕩電路。3．LC振蕩電路的放電、充電過(guò)程如圖所示，將開(kāi)關(guān)S擲向1，先給電容器充電，再將開(kāi)關(guān)擲向2，從此時(shí)起，電容器要對(duì)線圈放電。(1)電容器放電：由于線圈的作用，放電電流不會(huì)立刻達(dá)到最大值，而是由零逐漸增大，同時(shí)電容器極板上的電荷逐漸。放電完畢時(shí)，極板上的電荷量為零，放電電流達(dá)到。該過(guò)程電容器的全部轉(zhuǎn)化為線圈的。(2)電容器充電：電容器放電完畢時(shí)，由于線圈的作用，電流并不會(huì)立刻減小為零，而要保持原來(lái)的方向繼續(xù)流動(dòng)，并逐漸減小，電容器開(kāi)始，極板上的電荷逐漸，電流減小到零時(shí)，充電結(jié)束，極板上的電荷最多。該過(guò)程中線圈的又全部轉(zhuǎn)化為電容器的。4．電磁振蕩的實(shí)質(zhì)在電磁振蕩過(guò)程中，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(chǎng)強(qiáng)度E、線圈里的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，都在，電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能也隨著做周期性的。二、電磁振蕩的周期和頻率1．電磁振蕩的周期T：電磁振蕩完成一次需要的時(shí)間。2．電磁振蕩的頻率f：周期的倒數(shù)，數(shù)值等于單位時(shí)間內(nèi)完成的的次數(shù)。如果振蕩電路沒(méi)有能量損失，也不受其他外界條件影響，這時(shí)的周期和頻率分別叫作振蕩電路的周期和頻率。3．LC電路的周期和頻率公式：T＝2πeq\r(LC)，f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC)).其中：周期T、頻率f、電感L、電容C的單位分別是秒(s)、赫茲(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。〖課堂探究〗一、振蕩過(guò)程中各物理量的變化情況給LC電路提供能量后，利用電容器的充放電作用和線圈產(chǎn)生自感的作用，使LC電路中產(chǎn)生電流，同時(shí)電容器極板上電荷量q及與q相關(guān)聯(lián)的電場(chǎng)(E，U，EE)，通電線圈的電流i及與i相關(guān)聯(lián)的磁場(chǎng)(B，EB)都發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象，稱電磁振蕩。其中，產(chǎn)生的大小和方向都周期性變化的電流稱振蕩電流。產(chǎn)生振蕩電流的電路稱振蕩電路。最簡(jiǎn)單的振蕩電路是LC振蕩電路。1．各物理量變化情況一覽表2．振蕩電流、極板帶電荷量隨時(shí)間的變化圖像，如圖所示二、LC電路中各量間的變化規(guī)律及對(duì)應(yīng)關(guān)系1．同步同變關(guān)系在LC電路發(fā)生電磁振蕩的過(guò)程中，電容器上的物理量：帶電荷量q、電場(chǎng)強(qiáng)度E、電場(chǎng)能EE是同步同向變化的，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(yīng)強(qiáng)度B、磁場(chǎng)能EB也是同步同向變化的，即i↓—B↓—EB↓(或i↑—B↑—EB↑)。2．同步異變關(guān)系在LC電路產(chǎn)生電磁振蕩的過(guò)程中，電容器上的三個(gè)物理量q、E、EE與線圈中的三個(gè)物理量i、B、EB是同步異向變化的，即q、E、EE同時(shí)減小時(shí)，i、B、EB同時(shí)增大，且它們是同步的，也即q、E、EE↑i、B、EB↓。3．物理量的等式關(guān)系線圈上的振蕩電流i＝eq\f(Δq,Δt)，自感電動(dòng)勢(shì)E自＝L·eq\f(Δi,Δt)，振蕩周期T＝2πeq\r(LC)。4．極值、圖像的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖所示，i＝0時(shí)，q最大，E最大，EE最大，E自(E自為自感電動(dòng)勢(shì))最大。q＝0時(shí)，i最大，B最大，EB最大，E自＝0。對(duì)于電場(chǎng)E與磁場(chǎng)B以及電場(chǎng)能EE與磁場(chǎng)能EB隨時(shí)間變化的圖像有這樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖像能更直觀地反映同步異變關(guān)系和極值對(duì)應(yīng)關(guān)系。5．自感電動(dòng)勢(shì)E自與i-t圖像的關(guān)系由E自＝L·eq\f(Δi,Δt)知，E自∝eq\f(Δi,Δt)是i-t圖像上某點(diǎn)處曲線切線的斜率k的絕對(duì)值。所以，利用圖像可分析自感電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化和極值。〖典例精析〗例1如圖所示，LC振蕩電路中，已知某時(shí)刻電流i沿順時(shí)針?lè)较?且正在增大,則()A.A板帶正電 B.A、B兩板間的電壓在增大C.電容器C正在充電 D.電場(chǎng)能正在轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能例2(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(kāi)關(guān)S處于閉合狀態(tài),燈泡D正常發(fā)光,現(xiàn)突然斷開(kāi)S,并開(kāi)始計(jì)時(shí),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(guī)定順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?隨時(shí)間變化的圖像是(圖中q為正值,表示a極板帶正電)()

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖知識(shí)梳理〗一、周期性振蕩電流自感減少最大值電場(chǎng)能磁場(chǎng)能自感反向充電增多磁場(chǎng)能電場(chǎng)能周期性地變化著轉(zhuǎn)化二、周期性變化周期性變化固有固有〖典例精析〗例1〖答案〗D〖解析〗電流i正在增大,磁場(chǎng)能增大,電容器在放電,電場(chǎng)能減小,