高中物理-电磁振荡导学案
- 格式:doc
- 大小:201.78 KB
- 文档页数:4
《电磁振荡》导学案【学习目标】知识与能力:了解LC振荡电流及其相关物理量的变化情况。
过程与方法:通过对电磁振荡的实验观察,体会LC电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化过程情感、态度与价值观:了解电磁振荡,体会生活与物理学紧密相连,激发学习兴趣。
【学习重难点】振荡电路中振荡电流的产生过程的理解。
知识预备1.交变电流的特点是什么?2.在电路中,电容器的作用是什么?3.电感线圈的作用是什么?预习案1 振荡电路的基本构成是由哪些部分构成的,什么是振荡电流?探究案探究一:电磁振荡的产生(依据图片14.2-1分析)问题一:①请画出LC振荡电路的电路图,并说明电路中电池的作用?②在放电的过程中,C的电量和电压是如何变化的,电场能磁场能是如何变化的,电流是如何变化的,为什么电流这样变化?③在充电的过程中,C的电量和电压是如何变化的,电场能磁场能是如何变化的,电流是如何变化的,为什么电流这样变化?④在充电完毕和放电完毕时电场能和磁场能分别处于什么极值状态?充放电的过程中何时电流最大?⑤电磁振荡在充电和放电过程中电流和电荷按何种规律变化?(从开始放电开始计时)探究二:影响LC电磁振荡电路的周期和频率的因素是什么?公式是什么?课堂小结:当堂检测:1.(A)在LC电磁振荡的过程中,下列说法正确的是( )A.电容器放电完毕时刻,回路中磁场能最小。
B.回路中电流值最大时刻,回路中磁场能最大C.电容器极板上电荷最多时,电场能最大D.回路中电流值最小时刻,电场能最小2(A)在LC中电容器刚好放电完毕时,下列说法正确是( )A.电场能正向磁场能转化B.磁场能正向电场能转化C.电路里电场最强D.电路里磁场最强3.(A)在LC振荡电路中,电容器放电时间取决于( )A.充电电压的大小B.电容器储电量的多少C.自感L和电容C的数值D.回路中电流的大小4. (B)LC振荡电路中,某时刻的磁场方向如图1所示,则( )A.若磁场正在减弱,则电容器正在充电,电流由b向αB.若磁场正在减弱,则电场能正在增大,电容器上板带负电C.若磁场正在增强,则电场能正在减少,电容器上板带正电D.若磁场正在增强,则电容器正在充电,电流方向由α向b5. (B)如图2甲中通过P点电流的(向右为正)变化规律如图2所示,则( )A.在t从0.5s~1s,电容器C正在充电B.0.5s~1s间,电容器C上板带正电C.1s~1.5s内,电势Q点比P点高D.1s~1.5s磁场能转化为电场能7. (B级)如图4中LC振荡电路的周期为T=2×10-2s。
高中物理电磁振荡问题教案
教学内容:电磁振荡
教学目标:
1. 理解电磁振荡的基本原理和特点;
2. 掌握电磁振荡的公式和计算方法;
3. 能够应用电磁振荡理论解决实际问题。
教学重点:电磁振荡的概念和计算方法。
教学难点:理解电磁场和电荷之间的相互作用。
教学过程:
一、导入新课
1. 老师引导学生回顾电磁场和电荷之间的相互作用,并讲解电磁振荡的概念和特点。
2. 提出问题:为什么电磁振荡是重要的物理现象?
二、讲解电磁振荡的原理和公式
1. 讲解电磁振荡的基本原理,包括电容器、电感线圈和电荷之间的相互作用。
2. 推导电磁振荡的公式:T=2π√(L/C),其中T为振动周期,L为电感,C为电容。
3. 通过实例分析,演示电磁振荡的计算方法。
三、实例演练
1. 给出一个电容为0.1F、电感为0.2H的电路,求其振动周期。
2. 学生自行计算,并与同桌讨论,最后老师进行详细讲解和解析。
四、课堂小结
1. 老师对本节课内容进行总结,强调电磁振荡的重要性和实际应用价值。
2. 学生提出疑问和问题,老师进行解答和引导。
五、课后作业
1. 完成课堂作业:计算电磁振荡的周期。
2. 阅读相关教材,预习下节课内容。
教学效果评估:
1. 学生能够准确理解电磁振荡的概念和原理;
2. 学生能够熟练运用电磁振荡公式解决实际问题;
3. 学生思维活跃,积极参与课堂讨论和练习。
高二物理 WL-12-02《电磁振荡》导学案编写人:杨维平审核人:吴建华编写时间:2012-05班级:____________组别:____________组名:____________姓名:____________【学习目标】1.记住振荡电路、振荡电流及LC电路的概念,知道LC回路中振荡电流的产生过程。
2.记住电磁振荡的周期和频率公式,会求LC电路的周期和频率。
【重点难点】重点:LC回路以及相关物理量的变化规律难点:振荡的过程分析【学法指导】同学们在学习电磁振荡时先从感性认识LC振荡电路和振荡电流入手,分析电磁振荡过程中的能量转换,应用电磁感应和电容器的相关知识,定性分析各阶段电场能、电荷量、电压、电流、磁感应强度和磁场能的变化规律,结合图像加深对规律的理解。
【知识链接】电磁波的历史1865年麦克斯韦(英)在法拉第的理论基础上,建立了电磁场方程组,导出了变化的电场产生变化的磁场,从而预言了电磁波的存在。
1888年赫兹(德)通过实验证明了电磁波的存在,且算出电磁波波速为光速。
1895年波波夫(俄)研制成世界上第一台无线电接收机,第二年三月他又用这个装置传送了世界上第一份无线电报,电文是“亨利•赫兹”。
1899年,马可尼(意)在英法两国海岸之间相隔45公里通讯。
1901年他发送了“S”字母,距离是 3700 公里,他对无线电技术做出了杰出的贡献,荣获1909年度诺贝尔物理学奖。
【学习过程】知识点一:电磁振荡的产生(请阅读课本“电磁振荡的产生”部分,尝试回答下列问题)(A级)问题1:什么叫振荡电流?振荡电流与交变电流有何区别?什么叫振荡电路?请画出最简单的振荡电路,该电路又叫。
(B级)问题2:仔细阅读课文关于振荡电路的充放电过程,将下图中的电场方向、磁场方向、电流方向、极板所带电荷补充完整。
甲(上极板带正电荷,乙(放电结束,充电开始)丙(充电结束,反向放电开始)放电开始)丁(放电结束,充电开始)戊(充电结束,放电开始)(B级)问题3:根据上图分析,请同学们做出电路中电流随时间变化的图象并对应画出电荷量随时间变化的图象,将图像上的各数据补充完整。
高中物理电磁振荡的教案
教学目标:
1. 了解电磁振荡的基本概念和性质。
2. 掌握电磁场中振荡的数学描述。
3. 能够应用Maxwell方程组解决电磁场中的振荡问题。
教学重点:
1. 电磁振荡的基本概念和原理。
2. 电磁场中的振荡数学描述及解决方法。
教学难点:
1. 能够灵活运用Maxwell方程组解决电磁场中的振荡问题。
教学准备:
1. 课件、投影仪等教学设备。
2. 相关实验器材。
教学流程:
1. 导入:引导学生思考电磁场中发生的振荡现象,引出电磁振荡的概念。
2. 讲解:介绍电磁振荡的基本原理和性质,以及其在电磁场中的表现。
3. 演示:通过实验演示电磁场中的振荡现象,加深学生对电磁振荡的理解。
4. 计算:通过具体实例,讲解电磁场中振荡的数学描述和解决方法,引导学生进行相关计算练习。
5. 应用:引导学生通过Maxwell方程组解决电磁场中的振荡问题,提高学生的应用能力。
6. 总结:概括本节课的重点内容,巩固学生所学知识。
教学延伸:
1. 探究电磁场中的不同振荡模式。
2. 研究电磁振荡在无线通信等领域的应用。
教学反馈:
1. 设计相关练习题,检查学生对电磁振荡的掌握情况。
2. 留作业,督促学生巩固所学内容。
教学资源:
1. 教材资料。
2. 相关实验仪器。
3. 网络资源、教学软件等。
1.电磁振荡1.通过实验,了解电磁振荡。
知道LC振荡电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化情况及电场能与磁场能的转化情况。
知道电磁振荡的周期与频率,会用其分析、解释有关的简单问题。
2.经历从机械振动到电磁振荡的类比过程,体会类比推理的方法。
经历分析电磁振荡周期与L、C关系的过程,体会定性分析推理的方法。
3.经历实验观察电磁振荡中各物理量的变化过程,体会实验在物理观念形成过程中的作用。
电磁振荡的产生和能量变化1.振荡电流:大小和方向都做周期性迅速变化的电流。
2.振荡电路:产生振荡电流的电路。
3.振荡过程:如图所示,将开关S掷向1,先给电容器充电,再将开关S掷向2,电容器通过线圈放电。
(1)放电过程:电容器开始放电后,由于线圈的自感作用,放电电流不能立刻达到最大值,而是由零逐渐增大,同时电容器极板上的电荷逐渐减少。
放电完毕时,极板上的电荷为零,放电电流达到最大。
该过程电容器储存的电场能转化为线圈的磁场能。
(2)充电过程:电容器放电完毕时,由于线圈的自感作用,电流并不会立即减小为零,而要保持原来的方向继续流动,并逐渐减小。
由于电流继续流动,电容器充电,电容器两极板带上与原来相反的电荷,极板上的电荷逐渐增加,当电流减小到零时,充电结束,极板上的电荷量达到最大。
该过程线圈中的磁场能又转化为电容器的电场能。
此后电容器再放电、再充电,周而复始,于是电路中就有了周期性变化的振荡电流。
(3)实际的LC振荡是阻尼振荡:电路中有电阻,振荡电流通过时会有内能产生,另外还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。
如果要实现等幅振荡,必须有能量补充到电路中。
(1)在一个周期内,充电、放电各两次,振荡电流的方向改变两次;电场能(或磁场能)完成两次周期性变化。
(2)振荡电流的频率很高。
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,使电容器通过线圈放电。
问题电容器通过线圈放电过程中,线圈中的电流怎样变化?电容器的电场能转化为什么形式的能?提示:电容器放电过程中,线圈中的电流逐渐增大,电容器的电场能转化为磁场能。
高三物理二轮复习人教版选修34电磁振荡电磁波导学案电磁振荡电磁波教学目的1.知道电磁振荡的两种起振方法.2.掌握振荡电流随时间变化规律.3.知道振荡周期.4.知道电磁场电磁波电磁波的波速.教学重点、难点剖析电磁振荡进程各物理量随时间的变化规律.教学进程设计教员活动一、电磁振荡温习提问:自感现象,自感系数.1.电磁振荡的发生2.给LC回路供应能量方式——起振方式〔1〕电容充电起振〔图3-11-1〕.S先合1,然后合2,试剖析电容和线圈中电量q和电流I及相关联量随时间的变化规律.实际证明,q和I随t按正弦规律变化,图像如图3-11-2甲所示〔2〕电感线圈感应起振〔图3-11-3〕.S由闭合到断开,如上剖析q和I随时间变化规律,并作出图像先生活动当导体电流发作变化时,在导体自身发生电磁感应现象称自感现象,自身决议.给LC回路提供能量后,应用电容器的充放电作用和线圈发生自感电动势的作用,使LC回路中发生振荡电流,同时电容器极板上电荷q及与q相关联的电场〔E,U,E电〕,通电线圈的电流I及与I相关联的磁场〔B,,E磁〕都发作周期性变化的现象,称电磁振荡.其中,发生的大小和方向周期性变化的电流称振荡电流.发生振荡电流的电路称振荡电路.最复杂的振荡电路是LC振荡电路.[例1] 如图3-11-4 LC回路中将一条形磁铁拔出螺线管中,回路中将发作什么变化?属于哪种方式的起振?剖析能量关系3.试总结电磁振荡的规律4.振荡周期和频率——发生振荡电流.——电磁感应起振.——条形磁铁的机械能——磁场能——电场能.〔1〕一周内电容两次充放电,电容充电时电流减小,电容放电时电流增大.〔2〕振荡电流是正〔余〕弦交流电,一周内电流方向改动两次.〔3〕电量最大时,电流最小,电量最小时,电流最大.其中L:线圈自感系数.单位:亨利,还有毫亨,1毫亨=10-3亨C:电容.单位:法拉,还有微法,皮法.1微法=10-6法拉,1皮法=10-12法拉[例2] 如下图3-11-5电路中,电感线圈的电阻不计,原来开封锁合,从断开开关S的瞬间末尾计时,以下说法正确的选项是A·t=0时辰,电容的左板带正电,右板带负电解题方法:作出图像.[例3] 如图3-11-6,LC振荡电路正处在振荡进程中,某时辰L中的磁场和C中电场如下图,可知A.电容器中的电场强度正在增大B.线圈中磁感应强度正在增大C.该时辰电容器极板上电荷最多D.该时辰振荡电流达最大值二、电磁波1.麦克斯韦电磁场实际的要点2.电磁场的发生3.电磁波的传达变化的磁场发生电场,变化的电场发生磁场.周期性的磁场在周围空间发生周期性变化的电场,在这周期性变化的电场周围空间又发生同频率的周期性变化的磁场——这样变化的磁场和变化的电场相互联络着,构成一个不可分别的一致体,就是电磁场.〔1〕不需求任何介质〔2〕在真空中任何电磁波传达速度都是C=3.00×108m/s,跟光速相反.〔3〕频率不同的电磁波波长不同.三者关系式〔4〕电磁波是横波.。
高中物理人教版选修3-1导学案:电磁振荡【学习目标】1.知道振荡电流、振荡电路、LC回路的概念。
2.会分析LC回路中振荡电流的产生过程,LC回路中的能量转化情况。
4.知道电磁振荡的周期和频率。
【学习重点和难点】分析LC回路中振荡电流的产生过程,LC回路中的能量转化情况。
【使用说明及学法指导】本学案包括《电磁振荡》、《电磁振荡的周期和频率》二节课的内容。
建议第一课时在教师的指导下先认真阅读教材,初步理解本学案的有关知识,第二课时通过探究展示课加深对本部分重点和难点知识的理解。
【课前预习案】一、知识点一、LC振荡电路1、几个基本概念:大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫______________,能够产生振荡电流的电路叫________________。
在LC回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、以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性变化的现象叫___________________。
2、LC回路:由自感线圈和电容器组成的电路叫做______________。
3、LC振荡电路各物理量变化情况的分析4流产生)和电场能(由电容器极板上的电荷产生)之间不断地相互转化着,电容器放电阶段,___________能转化为___________能,放电完毕瞬间,电场能为___________,振荡电流及磁场能达到___________;然后电容器被反向充电,在此阶段,_________能转化为_______能,振荡电流为______瞬间,磁场能为零,电容器极板上的电荷量及电场能达到_________。
5、LC振荡电路中电流和电量、磁场能和电场能的变化图象:二、知识点二、电磁振荡的周期和频率1、电磁振荡完成一次周期性变化所需要的时间称为_________,1秒钟完成的周期性变化次数叫做__________。
2、理论分析表明, LC回路的周期与自感系数L、电容C的关系是T=____________,频率f=_____________。
电磁振荡高中物理讲解教案
目标:通过本节课的学习,学生能够掌握电磁振荡的基本概念和原理,理解电磁场的产生和变化过程。
一、导入:引导学生回顾前几节课学习的内容,复习电场和磁场的基本知识,铺设电磁振荡的基础。
二、概念解释:解释电磁振荡的概念,即在电路中,由于电容器和电感器的相互作用,电磁场和电磁波在电路中的频繁变化。
三、原理讲解:详细讲解电磁振荡的原理,包括电荷在电容器和电感器间的周期性流动,电场和磁场能量的转换和储存。
四、实例分析:通过实例分析具体的电磁振荡情况,例如LC振荡电路和RLC振荡电路,让学生了解不同电路参数对电磁振荡的影响。
五、案例练习:提供一些电磁振荡的练习题,让学生巩固所学知识,并培养解决问题的能力。
六、总结:总结本节课的重点内容,强调电磁振荡的重要性和应用价值,为下节课的学习打下基础。
七、作业布置:布置相关作业,让学生继续深入学习电磁振荡的知识,加深对电磁学的理解。
八、反馈与评价:收集学生对本节课的反馈意见,评价学生对电磁振荡的掌握情况,为后续教学提供参考。
通过以上教学安排,相信学生能够更加深入地理解电磁振荡的概念和原理,提高学生的实际运用能力和解决问题的能力。
高中物理 14.2电磁振荡学案新人教版选修14、2 电磁振荡学案(人教版选修3-4)1、电磁振荡的放电过程:由于线圈的自感作用,放电电流由零逐渐增大,同时电容器极板上的电荷________________,在这个过程中电容器里的电场逐渐减弱,线圈的磁场逐渐增强,电场能逐渐转化为____________,振荡电流逐渐增大,放电完毕,电流达到最大,电场能全部转化为磁场能、2、电磁振荡的充电过程:电容器放电完毕后,由于线圈的自感作用,电流保持________________________逐渐减小,电容器将进行________________,线圈的磁场逐渐减弱,电容器里的电场逐渐增强,磁场能逐渐转化为电场能,振荡电流逐渐减小,充电完毕,电流减小为零,磁场能全部转化为电场能、3、在电磁振荡过程中,电容器极板上的电荷量,电路中的电流,与振荡电流相联系的电场和磁场都在__________________,电场能和磁场能周期性的________、4、LC电路的周期、频率公式:T=2π,f=______,其中:周期T、频率f、自感系数L、电容C的单位分别是秒(s、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)、5、关于LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量,下列说法正确的是()A、电荷量最大时,线圈中振荡电流也最大B、电荷量为零时,线圈中振荡电流最大C、电荷量增大的过程中,电路中的磁场能转化为电场能D、电荷量减少的过程中,电路中的磁场能转化为电场能6、有一LC振荡电路,能产生一定波长的电磁波,若要产生波长比原来短些的电磁波,可采用的措施为()A、增加线圈匝数B、在线圈中插入铁芯C、减小电容器极板正对面积D、减小电容器极板间距离7、电磁振荡与机械振动相比()A、变化规律不同,本质不同B、变化规律相同,本质相同C、变化规律不同,本质相同D、变化规律相同,本质不同概念规律练知识点一振荡电路的各物理量的变化1、关于LC振荡电路中的振荡电流,下列说法中正确的是()A、振荡电流最大时,电容器两极板间的电场强度最大B、振荡电流为零时,线圈中自感电动势为零C、振荡电流增大的过程中,线圈中的磁场能转化为电场能D、振荡电流减小的过程中,线圈中的磁场能转化为电场能图12、如图1所示为LC振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线,下列判断中正确的是()①在b和d时刻,电路中电流最大②在a→b时间内,电场能转变为磁场能③a和c时刻,磁场能为零④在O→a和c→d时间内,电容器被充电A、只有①和③B、只有②和④C、只有④D、只有①②和③知识点二电磁振荡的周期和频率3、在LC振荡电路中,用以下哪种办法可以使振荡频率增大一倍()A、自感L和电容C都增大一倍B、自感L增大一倍,电容C减小一半C、自感L减小一半,电容C增大一倍D、自感L和电容C都减小一半4、要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率,可采用的方法是()A、增大电容器两极板的间距B、升高电容器的充电电压C、增加线圈的匝数D、在线圈中插入铁芯方法技巧练自感现象和振荡电路的综合性问题分析技巧5、如图2所示电路中,L是电阻不计的电感器,C是电容器,闭合电键S,待电路达到稳定状态后,再断开开关S,LC电路中将产生电磁振荡、如果规定电感器L中的电流方向从a到b为正,断开开关的时刻t=0,那么图中能正确表示电感线圈中电流i随时间t变化规律的是()图26、如图3所示,线圈自感系数为L,其电阻不计,电容器的电容为C,开关S闭合、现将S突然断开,并开始计时,以下说法中错误的是()图3A、当t=时,由a到b流经线圈的电流最大B、当t=π时,由b到a流经线圈的电流最大C、当t=时,电路中电场能最大D、当t=时,电容器左极板带有正电荷最多参考答案课前预习练1、逐渐减少磁场能2、原来的方向反向充电3、周期性的变化转化4、5、BC6、C [由电磁波波速、波长、频率关系c=fλ=恒量知,欲使λ减小,只有增大f;由LC回路的固有频率公式f=可知:欲增大f,应减小LC,故选C、]7、D [电磁振荡是电容器的电场能和线圈的磁场能相互转化的过程,而机械振动是振子的动能和势能相互转化的过程,它们都是按正弦规律变化的,故D正确、]课堂探究练1、D [振荡电流最大时为电容器放电结束瞬间,场强为零,A选项错误;振荡电流为零时,其要改变方向,这时电流变化最快,电流变化率最大,线圈中的自感电动势最大,B选项错误;振荡电流增大时,线圈中的电场能转化为磁场能,C选项错误;振荡电流减小时,线圈中的磁场能转化为电场能,D选项正确。
14.1 电磁波的发现14.2 电磁振荡导学案电磁场和电磁波[先填空]1.麦克斯韦电磁理论的两个基本假设(1)变化的磁场能够在周围空间产生电场(如图1411所示).(2)变化的电场能够在周围空间产生磁场(如图1412所示).图1411变化的磁场在其周围空间产生电场图1412变化的电场在其周围空间产生磁场2.电磁场:变化的电场和变化的磁场交替产生,形成不可分割的统一体,称为电磁场.3.电磁波(1)电磁波的产生:变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远地传播的,这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波.(2)电磁波的特点:①电磁波是横波,电磁波在空间传播不需要介质;②电磁波的波长、频率、波速的关系:v=λf,在真空中,电磁波的速度c=3.0×108m/s.(3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象.4.赫兹的电火花(1)赫兹实验的分析和高压感应线圈相连的抛光金属球间产生电火花时,空间出现了迅速变化的电磁场,这种变化的电磁场以电磁波的形式传到了导线环,导线环中激发出感应电动势,使与导线环相连的金属球间也产生了电火花.这个导线环实际上是电磁波的检测器.结论:赫兹实验证实了电磁波的存在,检验了麦克斯韦电磁场理论的正确性.(2)赫兹的其他成果赫兹观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象.测量证明了电磁波在真空中具有与光相同的速度c,证实了麦克斯韦关于光的电磁场理论.[再判断]1.变化的电场一定产生变化的磁场.(×)2.恒定电流周围产生磁场,磁场又产生电场.(×)3.电磁波和光在真空中的传播速度都是3.0×108 m/s.(√)4.麦克斯韦预言并验证了电磁波的存在.(×)[后思考]1.变化的磁场一定产生变化的电场吗?【提示】不一定.均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场,不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场.2.电磁场与静电场、静磁场相同吗?【提示】不同.电磁场是动态的,并且电场和磁场不可分割;静电场、静磁场单独存在.[核心点击]1.电磁场的产生如果在空间某处有周期性变化的电场,那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场,这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的,形成不可分割的统一体,这就是电磁场.2.对麦克斯韦电磁场理论的理解1.关于电磁场理论的叙述,正确的是( )A.变化的磁场周围一定存在着电场,与是否有闭合电路无关B.周期性变化的磁场产生同频率变化的电场C.变化的电场和变化的磁场相互关联,形成一个统一的场,即电磁场D.电场周围一定存在磁场E.磁场周围一定存在电场【答案】ABC2.下列关于电磁波的叙述中,正确的是( )A.电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/sC.电磁波由真空进入介质传播时,波长变短D.电磁波不能产生干涉、衍射现象E.电磁波具有波的一切特征【答案】ACE3.麦克斯韦建立了完整的电磁场理论,______用实验证明了麦克斯韦预言的正确性,第一次发现了________,测定了电磁波的________和________,得到了电磁波的________,证实在真空中它等于________.【答案】赫兹电磁波波长频率波速光速电磁波的特点1.电磁波有波的一切特点:能发生反射、折射现象;能产生干涉、衍射等现象.2.电磁波是横波.在电磁波中,每处的电场强度和磁感应强度方向总是互相垂直的,并且都跟那里的电磁波的传播方向垂直.3.电磁波可以在真空中传播,向外传播的是电磁能.电磁振荡[先填空]1.振荡电流:大小和方向都随时间做周期性迅速变化的电流.2.振荡电路:能够产生振荡电流的电路.最基本的振荡电路为LC振荡电路.3.电磁振荡:在LC振荡电路中,电容器极板上的电荷量,电路中的电流,电场和磁场周期性相互转变的过程也就是电场能和磁场能周期性相互转化的过程.4.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化需要的时间.(2)频率:1 s内完成周期性变化的次数.振荡电路里发生无阻尼振蒎时的周期和频率分别叫做固有周期、固有频率.(3)周期和频率公式:T=2πLC,f=12πLC.[再判断]1.在振荡电路中,电容器充电完毕磁场能全部转化为电场能.(√)2.电容器放电完毕,电流最大.(√)3.L和C越大,电磁振荡的频率越高.(×)[后思考]1.在LC振荡电路一次全振动的过程中,电容器充电几次?它们的充电电流方向相同吗?【提示】充电两次,充电电流方向不相同.2.在电磁振荡的过程中,电场能与磁场能相互转化,什么时候磁场能最大?【提示】放电刚结束时,电场能全部转化成了磁场能.[核心点击]1.各物理量变化情况一览表图14-1-33.板间电压u、电场能EE、磁场能EB随时间变化的图象(如图1414所示)图1414u、EE规律与qt图象相对应;EB规律与it图象相对应.4.分类分析(1)同步关系在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中,电容器上的物理量:电量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的,即:q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)振荡线圈上的物理量:振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的,即:i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)(2)同步异变关系在LC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是同步异向变化的,即q、E、EE同时减小时,i、B、EB同时增大,且它们的变化是同步的,也即:q、E、EE↑同步异向变化,i、B、EB↓.注意:自感电动势E的变化规律与qt图象相对应.4.LC振荡电路中,某时刻磁场方向如图1415所示,则下列说法正确的是( )图1415A.若磁场正在减弱,则电容器上极板带正电B.若电容器正在充电,则电容器下极板带正电C.若电容器上极板带正电,则线圈中电流正在增大D.若电容器正在放电,则自感电动势正在阻碍电流增大E.若电容器正在充电,则自感电动势正在阻碍电流增大【答案】BCD5.如图1416所示,LC电路的L不变,C可调,要使振荡的频率从700 Hz变为1 400 Hz,则把电容________到原来的________.图1416【答案】减小1 46.如图1417所示,L为一电阻可忽略的线圈,D为一灯泡,C为电容器,开关S 处于闭合状态,灯D正常发光,现突然断开S,并开始计时,画出反映电容器a极板上电荷量q随时间变化的图象(q为正值表示a极板带正电).图1417【答案】解决电磁振荡问题的基本思路分析电磁振荡的过程时,可以结合图象,这样会使问题更直观.首先依据题意找出振荡图象的初状态,然后画出其电流或电荷量随时间变化的图象,根据时间关系,可以大体找出该时刻在图象上对应的位置,从而确定处于充电还是放电状态,最后再依据充、放电过程中各物理量的变化规律求解具体问题.。
高三物理选修3-4第十四章电磁波第2节电磁振荡导学案【教学目标】1.通过对电磁振荡的实验观察,体会LC电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化过程及电磁波的产生过程。
2.了解LC振荡电流及其相关物理量的变化情况。
3.了解固有周期和固有频率的公式,了解实际生产生活中调节振荡电路的频率的基本方法。
【教学重点】电磁振荡动态变化过程,定性分析在各个阶段,电场能、电荷量、电压、电流、磁感应强度和磁场能的变化规律【教学难点】电磁振荡动态变化过程,定性分析在各个阶段,电场能、电荷量、电压、电流、磁感应强度和磁场能的变化规律【自主学习】一、电磁振荡的产生1演示实验:(1)把线圈、电容器、电流表、电源和单刀双掷开关按照如图所示连成电路。
(2)先把开关置于电源一边,为电容器充电;稍后再把开关置于线圈一边,使电容器通过线圈放电。
观察电流表指针的变化。
2.大小和方向都做周期性迅速变化的电流,叫做,产生振荡电流的电路叫做。
3.如图所示,当开关置于线圈一侧时,由和组成的电路,就是最简单的振荡电路,称为LC振荡电路。
4.当开关掷向线圈的一瞬间如图所示,也就是电容器刚要放电的瞬间,电路里没有电流,电容器两极板上的电荷最多。
从场的观点来看,此时电容器里的电场最强,电路里的能量全部储存在电容器的电场中。
5.电容器开始放电后,由于线圈的自感作用,放电电流不能立刻达到最大值,而是由零逐渐增大,同时电容器极板上的电荷逐渐减少。
到放电完毕时,电容器极板上没有电荷,放电电流达到最大值如图所示。
在这个过程中,电容器里的电场逐渐减弱,线圈的磁场逐渐增强,电场能逐渐转化为磁场能。
在放电完毕的瞬间,电场能全部转化为磁场能。
6.电容器放电完毕时,由于线圈的自感作用,电流并不会立即减小为零,而要保持原来的方向继续流动,并逐渐减小。
由于电流在继续流动,电容器在与原来相反的方向重新充电,电容器两极板带上相反的电荷,并且电荷逐渐增多。
到反方向充电完毕的瞬间,电流减小为零,电容器极板上的电荷量达到最大值如图所示。
第1讲电磁波的发觉电磁振荡[目标定位] 1.了解麦克斯韦电磁场理论的基本观点以及在物理学进展史上的意义.2.了解电磁波的特点及其进展过程,通过电磁波体会电磁场的物理性质.3.了解振荡电流、振荡电路及LC 电路的振荡过程,会求LC电路的周期与频率.一、电磁波的发觉1.宏大的预言(1)麦克斯韦电磁场理论的基本观点:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场.(2)假如在空间某区域中有周期性变化的电场,那么它就在空间引起周期性变化的磁场;这个变化的磁场又引起新的变化的电场……于是,变化的电场和变化的磁场交替产生,由近及远向四周传播,形成了电磁波.2.电磁波(1)依据麦克斯韦电磁场理论,电磁波在真空中传播时,它的电场强度与磁感应强度相互垂直,而且二者均与波的传播方向垂直,因此电磁波是横波.(2)电磁波在真空中传播的速度等于光速c,麦克斯韦指出了光的电磁本质.3.赫兹的电火花赫兹做了一系列的试验,观看到了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象.并通过测量、证明电磁波在真空中具有与光相同的速度.这样,赫兹证明白麦克斯韦关于光的电磁理论,赫兹在人类历史上首先捕获到了电磁波.图14-1-1想一想空间存在如图14-1-1所示的电场,那么在空间能不能产生磁场?在空间能不能形成电磁波?答案如图所示的电场是均匀变化的,依据麦克斯韦电磁场理论可知会在空间激发出磁场,但磁场恒定,不会再在较远处激发起电场,故不会产生电磁波.二、电磁振荡1.电磁振荡的产生(1)振荡电流和振荡电路①振荡电流:大小和方向都做周期性快速变化的电流.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,放电电流由零渐渐增大,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渐渐减小,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.此后,这样充电和放电的过程反复进行下去.2.电磁振荡的周期和频率(1)电磁振荡的周期T:电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间.(2)电磁振荡的频率f:1 s内完成的周期性变化的次数.(3)LC电路的周期T、频率f与自感系数L、电容C的关系是T=2πLC、f=12πLC.一、对麦克斯韦电磁场理论的理解1.恒定的磁场不会产生电场,同样,恒定的电场也不会产生磁场;2.均匀变化的电场在四周空间产生恒定的磁场,同样,均匀变化的磁场在四周空间产生恒定的电场;3.振荡变化的磁场在四周空间产生同频率振荡的电场,同样,振荡变化的电场在四周空间产生同频率振荡的磁场.【例1】关于电磁场理论,下列说法正确的是()A.在电场四周确定产生磁场,磁场四周确定产生电场B.在变化的电场四周确定产生变化的磁场,变化的磁场四周确定产生变化的电场C.均匀变化的电场四周确定产生均匀变化的磁场D.周期性变化的电场四周确定产生周期性变化的磁场解析依据麦克斯韦电磁场理论,只有变化的电场能产生磁场,均匀变化的电场产生稳定的磁场,非均匀变化的电场才产生变化的磁场.答案 D针对训练某电路中电场随时间变化的图象如下列各图所示,能放射电磁波的电场是()解析图A中电场不随时间变化,不会产生磁场;图B和C中电场都随时间做均匀的变化,只能在四周产生稳定的磁场,也不会产生和放射电磁波;图D中电场随时间做不均匀的变化,能在四周空间产生变化的磁场,而这磁场的变化也是不均匀的,又能产生变化的电场,从而交织成一个不行分割的统一体,即形成电磁场,能放射电磁波.答案 D二、电磁波与机械波的比较1.电磁波和机械波的共同点(1)二者都能产生干涉和衍射.(2)二者在不同介质中传播时频率不变.(3)二者都满足波的公式v=λT=λf.2.电磁波和机械波的区分(1)二者本质不同电磁波是电磁场的传播,机械波是质点机械振动的传播.(2)传播机理不同电磁波的传播机理是电磁场交替感应,机械波的传播机理是质点间的机械作用.(3)电磁波传播不需要介质,而机械波传播需要介质.(4)电磁波是横波,机械波既有横波又有纵波,甚至有的机械波同时有横波和纵波,例如地震波.【例2】以下关于机械波与电磁波的说法中,正确的是() A.机械波和电磁波,本质上是全都的B.机械波的波速只与介质有关,而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关,而且与电磁波的频率有关C.机械波可能是纵波,而电磁波必定是横波D.它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象解析机械波由振动产生;电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生,机械波是能量波,传播需要介质,速度由介质打算,电磁波是物质波,波速由介质和自身的频率共同打算;机械波有横波,也有纵波,而电磁波确定是横波,它们都能发生反射、折射、干涉和衍射等现象,故选项B、C、D正确.答案BCD借题发挥机械波的传播速度完全由介质打算,而电磁波的传播速度是由介质和频率共同打算.三、电磁振荡中各物理量的变化状况如图14-1-2所示图14-1-2【例3】图14-1-3某时刻LC振荡电路的状态如图14-1-3所示,则此时刻()A.振荡电流i在减小B.振荡电流i在增大C.电场能正在向磁场能转化D.磁场能正在向电场能转化解析图中电容器上极板带正电荷,图中给出的振荡电流方向,说明负电荷向下极板聚集,所以电容器正在充电,电容器充电的过程中,电流减小,磁场能向电场能转化,所以A、D选项正确.答案AD借题发挥在电磁振荡中各物理量变化是有规律的,我们要生疏各物理量变化的特点,特殊抓住关键的电量和电流,电量变大、电场强度、电场能变大;电流则变小,磁感应强度、磁场能变小.推断出充、放电状况是解决问题的关键.麦克斯韦电磁场理论1.下列说法中正确的是()A.任何变化的磁场都要在四周空间产生变化的电场,振荡磁场在四周空间产生同频率的振荡电场B.任何电场都要在四周空间产生磁场,振荡电场在四周空间产生同频率的振荡磁场C.任何变化的电场都要在四周空间产生磁场,振荡电场在四周空间产生同频率的振荡磁场D.电场和磁场总是相互联系着,形成一个不行分割的统一体,即电磁场解析依据麦克斯韦电磁场理论,假如电场(磁场)的变化是均匀的,产生的磁场(电场)是稳定的;假如电场(磁场)的变化是不均匀的,产生的磁场(电场)是变化的;振荡电场(磁场)在四周空间产生同频率的振荡磁场(电场);周期性变化的电场和周期性变化的磁场总是相互联系着,形成一个不行分割的统一体,即电磁场.故选C.答案 C2.用麦克斯韦的电磁场理论推断,图中表示电场(或磁场)产生磁场(或电场)的正确图象是() 解析A图中的左图磁场是稳定的,由麦克斯韦的电磁场理论可知,其四周空间不会产生电场,A图中的右图是错误的;B图中的左图是均匀变化的电场,应当产生稳定的磁场,右图的磁场应是稳定的,所以B图错误;C图中的左图是振荡的磁场,它能产生同频率的振荡电场,且相位相差π2,C图是正确的;D图中的左图是振荡的电场,在其四周空间产生振荡的磁场,但是右图中的图象与左图相比较,相位相差2π,故D图错误.答案 C电磁波的特点3.下列关于电磁波的说法中,正确的是()A.电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0×108 m/sC.电磁波由真空进入介质传播时,波长将变短D.电磁波不能产生干涉、衍射现象解析电磁波在真空中的传播速度为光速c=3.0×108 m/s,且c=λf,从一种介质进入另一种介质,频率不变,但速度、波长会变.电磁波仍具有波的特征,电磁波只有在真空中的速度才为3.0×108 m/s,在其他介质中的传播速度小于3.0×108 m/s.答案AC电磁振荡4.图14-1-4在LC回路中,电容器两端的电压随时间t变化的关系如图14-1-4所示,则()A.在时刻t1,电路中的电流最大B.在时刻t2,电路中的磁场能最大C.从时刻t2至t3,电路的电场能不断增大D.从时刻t3至t4,电容的带电荷量不断增大解析电磁振荡中的物理量可分为两组:①电容器带电q,极板间电压u,电场强度E及电场能为一组.②自感线圈中的电流i,磁感应强度B及磁场能为一组.同组量的大小变化规律全都;同增同减同为最大或为零值.异组量的大小变化规律相反;若q、E、u等量按正弦规律变化,则i、B等量必按余弦规律变化.依据上述分析由题图可以看出,本题正确选项为A、D.答案AD题组一麦克斯韦电磁场理论1.建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是()A.法拉第B.奥斯特C.赫兹D.麦克斯韦解析麦克斯韦建立了电磁场理论并且预言了电磁波的存在,选项D正确.答案 D2.下列说法正确的是()A.变化的磁场四周确定存在着电场,与是否有闭合电路无关B.恒定电流能够在四周空间产生稳定的磁场C.稳定电场能够在四周空间产生稳定的磁场D.均匀变化的电场能够在四周空间产生稳定的磁场解析变化的磁场四周产生电场,当电场中有闭合回路时,回路中有电流.若无闭合回路电场照旧存在,A正确;电场按其是否随时间变化分为稳定电场(静电场)和变化电场(如运动电荷形成的电场),稳定电场不产生磁场,只有变化的电场四周空间才存在对应磁场,故C错,D对;恒定电流四周存在稳定磁场,B对.答案ABD3.图14-1-5某空间毁灭了如图14-1-5所示的一组闭合电场线,这可能是()A.沿AB方向磁场在快速减弱B.沿AB方向磁场在快速增加C.沿BA方向磁场在快速增加D.沿BA方向磁场在快速减弱解析依据电磁感应,闭合回路中的磁通量发生变化时,使闭合回路中产生感应电流,该电流可用楞次定律推断.依据麦克斯韦电磁场理论,闭合回路中产生感应电流,是由于闭合回路中受到了电场力作用,而变化的磁场产生电场,与是否存在闭合回路没有关系,故空间内磁场变化产生的电场方向,照旧可用楞次定律推断,四指环绕方向即为感应电场的方向,由此可知,选项A、C正确.答案AC题组二电磁波的特点4.下列关于电磁波的说法正确的是()A.均匀变化的磁场能够在空间产生电场B.电磁波在真空和介质中传播速度相同C.只要有电场和磁场,就能产生电磁波D.电磁波在同种介质中只能沿直线传播解析变化的磁场就能产生电场,A正确;若只有电场和磁场而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波,C错;光也是电磁波,在真空和介质中传播的速度不同,可推断B错;D选项中没强调是“均匀”介质,若介质密度不均匀会发生折射,故D错.答案 A5.下列说法中正确的是( ) A .电磁波只能在真空中传播B .麦克斯韦第一次用试验证明白电磁波的存在C .电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波D .频率为750 kHz 的电磁波在真空中传播时,其波长为400 m解析 电磁波不仅可以在真空中传播,还可以在介质中传播,选项A 错误;麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹第一次用试验证明白电磁波的存在,选项B 错误;电磁场的传播就是电磁波,选项C 正确;频率为750 kHz 的电磁波的波长为:λ=c f =3×108750×103 m =400 m ,选项D 正确.答案 CD6.以下关于电磁波的说法中正确的是( ) A .只要电场或磁场发生变化,就能产生电磁波 B .电磁波传播需要介质C .电磁振荡一旦停止,电磁波仍能独立存在D .电磁波具有能量,电磁波的传播是伴随有能量向外传递的解析 假如电场(或磁场)是均匀变化的,产生的磁场(或电场)是稳定的,就不能再产生新的电场(或磁场),也就不能产生电磁波;电磁波不同于机械波,它的传播不需要介质;电磁振荡停止后,电磁波仍独立存在;电磁波具有能量,它的传播是伴随有能量传递的.故选CD. 答案 CD7.全部电磁波在真空中传播时,具有的相同物理量是( ) A .频率 B .波长 C .能量 D .波速解析 不同电磁波在真空中传播时,只有速度相同,即为光速. 答案 D8.当电磁波的频率减小时,它在真空中的波长将( ) A .不变 B .增大 C .减小 D .无法确定解析 电磁波的波长为:λ=cf ,频率减小,波长增大,选项B 正确. 答案 B9.(2022·山东潍坊联考)有关电磁波和声波,下列说法错误的是( ) A .电磁波的传播不需要介质,声波的传播需要介质B .由空气进入水中传播时,电磁波的传播速度变小,声波的传播速度变大C .电磁波是横波,声波也是横波D .由空气进入水中传播时,电磁波的波长变短,声波的波长变长解析 电磁波本身就是一种物质,它的传播不需要介质,而声波的传播需要介质,故选项A 正确;电磁波由空气进入水中时,传播速度变小,但声波在水中的传播速度比其在空气中大,故选项B 正确;电磁波的传播方向与E 、B 两个振动矢量的方向都垂直,是横波,而声波是纵波,故选项C 错误;电磁波由空气进入水中传播时,波速变小,波长变短,而声波由空气进入水中传播时,波速变大,波长变长,故选项D 正确. 答案 C题组三 电磁振荡10.关于LC 振荡电路中电容器两极板上的电荷量,下列说法正确的是( ) A .电荷量最大时,线圈中振荡电流也最大 B .电荷量为零时,线圈中振荡电流最大C .电荷量增大的过程中,电路中的磁场能转化为电场能D .电荷量削减的过程中,电路中的磁场能转化为电场能解析 电容器电荷量最大时,振荡电流为零,A 错;电荷量为零时,放电结束,振荡电流最大,B 对;电荷量增大时,磁场能转化为电场能,C 对;同理可推断D 错. 答案 BC图14-1-611.如图14-1-6所示的LC 振荡电路中,已知某时刻电流i 的方向指向A 板,且正在增大,则此时()A.A板带正电B.线圈L两端电压在增大C.电容器C正在充电D.电场能正在转化为磁场能解析电路中的电流正在增大,说明电容器正在放电,选项C错误;电容器放电时,电流从带正电的极板流向带负电的极板,则A板带负电,选项A错误;电容器放电,电容器两板间的电压减小,线圈两端的电压减小,选项B错误;电容器放电,电场能削减,电流增大,磁场能增大,电场能正在转化为磁场能,选项D正确.答案 D12.在LC回路中发生电磁振荡时,以下说法正确的是()A.电容器的某一极板,从带最多的正电荷放电到这一极板布满负电荷为止,这一段时间为一个周期B.当电容器放电完毕瞬间,回路中的电流为零C.提高充电电压,极板上带更多的电荷时,能使振荡周期变大D.要提高振荡频率,可减小电容器极板间的正对面积解析电容器某一极板从带最多的正电荷到带最多的负电荷这段时间,电容器完成了放电和反向充电过程,时间为半个周期,A错误;电容器放电完毕瞬间,电路中电场能最小,磁场能最大,故电路中的电流最大,B错误;振荡周期仅由电路本身打算,与充电电压等无关,C错误;提高振荡频率,就是减小振荡周期,可通过减小电容器极板正对面积来减小C,达到增大振荡频率的目的,D正确.答案 D13.在LC振荡电路中,用以下的哪种方法可以使振荡频率增大一倍()A.自感L和电容C都增大一倍B.自感L增大一倍,电容C减小一半C.自感L减小一半,电容C增大一倍D.自感L和电容C都减小一半解析据LC振荡电路频率公式f=12πLC,当L、C都减小一半时,f增大一倍,故选项D是正确的.答案 D14.图14-1-7LC振荡电路中,某时刻的磁场方向如图14-1-7所示,则()A.若磁场正在减弱,则电容器正在充电,电流由b向aB.若磁场正在减弱,则电场能正在增大,电容器上极板带负电C.若磁场正在增加,则电场能正在削减,电容器上极板带正电D.若磁场正在增加,则电容器正在充电,电流方向由a向b解析若磁场正在减弱,则电流在减小,是充电过程,依据安培定则可确定电流由b向a,电场能增大,上极板带负电,故选项A、B正确;若磁场正在增加,则电流在增大,是放电过程,电场能正在减小,依据安培定则,可推断电流由b向a,上极板带正电,故选项C正确,D错误.答案ABC。
高二物理 选修3-1 导学案 NO ; 编制人: 班级 姓名 学习小组_ __ 评价 时间:2012/8/16装 订 线第 三章 电磁振荡 电磁波 第一节 电磁震荡导学案【学习目标】1.知道电磁振荡的概念和振荡电路.2.了解LC 振荡电路中电磁振荡的产生过程.3.了解电磁振荡的周期和频率,会求LC 电路的周期和频率.4.激情投入,培养小组合作意识和团队精神 【学习目标解读】结合课本的振荡过程示意图,弄清振荡电流、电容器极板上的电荷如何变化的,从而弄清电磁振荡是如何产生的,对LC 振荡电路的周期和频率公式会定性分析即可【教学重点】 电磁振荡过程中各物理量的变化;能熟练应用电磁振荡的周期(频率)公式解决实际问题. 【教学难点】 在电磁振荡过程中,各物理量的变化情况分析.【使用说明】1.同学们要先通读教材,然后依据课前预习案再研究教材;通过梳理掌握弄清振荡电流、电容器极板上的电荷如何变化的,能熟练应用电磁振荡的周期(频率)公式解决实际问题.2.勾划课本并写上提示语.标注序号;完成学案,熟记基础知识,用红笔标注疑问。
【课前预习案】(一)教材助读 一、电磁振荡1、什么是振荡电流和振荡电路?最基本的振荡电路是什么?2、振荡电路的过程分析 (1)放电过程:(2)充电过程:3、什么是电磁振荡?【想一想】在LC 振荡电路中,电压u 与电流i 之间的关系及变化是否遵循欧姆定律?为什么?二、无阻尼振荡和阻尼振荡1、什么叫无阻尼振荡和阻尼振荡?【判一判】(1)阻尼振荡的能量一定减小.( ) (2)阻尼振荡的频率也一定减小.( ) (3)阻尼振荡的振幅减小,能量不变.( ) 三、电磁振荡的周期与频率1、什么是电磁振荡的周期和频率?2、电磁振荡的周期和频率与哪些因素有关?表达式是什么? (二)预习自测1.关于LC 振荡电路中的振荡电流,下列说法中正确的是( ) A.振荡电流最大量,电容器两极板间的电场强度最大 B.振荡电流为零时,线圈中自感电动势为零C.振荡电流增大的过程中,线圈中的磁场能转化成电场能D.振荡电流减小的过程中,线圈中的磁场能转化为电场能2图为LC 振荡电路中振荡电流随时间变化的图象,由图可知,在OA 时间内______________能转化为______________能,在AB 时间内电容器处于______________(填“充电”或“放电”)过程,在时刻C ,电容器带电荷量_____________(填“为零”或“最大”).【问题反馈】:请将你在预习本节中遇到的问题写在下面。
14.2 电磁振荡(学案)(一)实验演示:如图所示,先把开关拨到右端,给电容器充电,然后把开关拨到左端。
观察电流表的指针。
1、 实验现象:通过现象(电流的情况)得出三个概念 ①振荡电流: ②振荡电路: ③LC 振荡电路:2、 交流讨论:为什么会出现这种振荡电流? 参看课本P78倒数三个自然段。
(二)、具体分析振荡电流产生的过程(重点) 1、2、通过表格归纳总结电磁振荡规律:(小组讨论)3、电磁振荡:4、各物理量是如何增减的呢?视频:通过电流传感器演示电流变化得出 ⑴正弦规律变化 ⑵两个概念:阻尼振荡无阻尼振荡5.画出电容器上的电量q 和回路的电流i 随时间的变化图像 注意: ①虚线对应的是刚才的四个时刻②规定:顺时针电流为正, q 为上极板电量图像能形象直观的反应振荡过程中物理量的变化。
例、下图电容器正处于充电过程还是放电过程?变式、如图所示为振荡电路在某一时刻的电容器情况和电感线圈中的磁感线方向情况,由图可知,以下说法正确得是A 、电容器正在充电B 、电感线圈的电流正在增大C 、电感线圈中的磁场能正在转变为电容器的电场能D 、自感电动势正在阻碍电流增加(三)、自学课本P80,回答一下问题 1、周期和频率的概念2、回答 “思考与讨论”中的问题3、周期公式 (四)、小结 (你学到了什么)反馈练习:1.当LC 振荡电路中电流达到最大值时,下列叙述中正确的是( )A.磁感应强度和电场强度都达到最大值B.磁感应强度和电场强度都为零C.磁感应强度最大而电场强度为零D.磁感应强度是零而电场强度最大2.下图为LC 振荡电路中电容器极板上的电量q 随时间t 变化的图线,由图可知( )A.在t 1时刻,电路中的磁场最小B.从t 1到t 2,电路中的电流值不断变小C.从t 2到t 3,电容器不断充电D.在t 4时刻,电容器的电场能最小3.如图所示,L 是电阻可以不计的纯电感线圈,开关S 闭合后电路中有恒定电流通过,今将开关S 断开,同时开始计时,则电容器上极板A 的电量q 随时间变化的图象是下图中的哪一项?4.在LC 振荡电路中,某时刻的磁场方向如图所示.A.若磁场正在减弱,则电容器的A 板带负电.B.若电容器正在放电,则电容器A 板带负电.C.若电路中电流正在增大,则电容器A 板电量正在减少.D.若电容器正在放电, 则自感电动势正在阻碍电流减小.。
1电磁波的发现2 电磁振荡一、麦克斯韦的电磁场理论及对电磁波的预言1.麦克斯韦电磁场理论英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象成果的基础上,建立了完整的电磁场理论.可定性表述为:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场.2.麦克斯韦对电磁波的预言如果在空间某区域内有周期性变化的电场,那么这个变化的电场就在空间引起周期性变化的磁场;这个变化的磁场又引起新的变化的电场……于是,变化的电场和变化的磁场交替产生,由近及远向周围传播,形成了电磁波.3.电磁波的特点(1)电磁波中的电场强度与磁感应强度互相垂直,而且二者均与波的传播方向垂直,因此电磁波是横波.(2)电磁波在真空中传播的速度等于光速c,光的本质是电磁波.4.赫兹的实验(1)赫兹利用如图的实验装置,证实了电磁波的存在.(2)赫兹的其他实验成果:赫兹通过一系列的实验,观察到了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振现象,并通过测量证明,电磁波在真空中具有与光相同的速度,证实了麦克斯韦关于光的电磁理论.北京时间2011年11月3日凌晨,“神舟”八号飞船与“天宫”一号目标飞行器实现刚性连接,形成组成体,中国载人航天首次空间交会对接试验获得成功.“神舟”八号与“天宫"一号交会对接的成功意味着我国成为继美国、俄罗斯后,第三个独立掌握航天交会对接技术的国家.因此,“天宫"一号与“神八”这次太空中的亲密接触,不仅奠定了中国载人航天技术在世界上的一席之地,也使中国未来空间站的组装和建造成为可能.“神八”与“天宫”一号的对接过程是在地面控制中心的科学家们的指挥下完成的,地面控制中心与“神舟”八号和“天宫”一号相距如此之远,他们是如何完成控制指令的传输的?提示:借助于电磁波.二、电磁振荡的产生1.振荡电流和振荡电路(1)振荡电流:大小和方向都做周期性迅速变化的电流.(2)振荡电路:产生振荡电流的电路,最简单的振荡电路为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,放电电流由零逐渐增大,电容器极板上的电荷逐渐减少,电容器里的电场逐渐减弱,线圈的磁场逐渐增强,电场能逐渐转化为磁场能,振荡电流逐渐增大,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逐渐减小,电容器将进行反向充电,线圈的磁场逐渐减弱,电容器里的电场逐渐增强,磁场能逐渐转化为电场能,振荡电流逐渐减小,充电完毕,电流减小为零,磁场能全部转化为电场能.此后,这样充电和放电的过程反复进行下去.3.电磁振荡的实质在电磁振荡过程中,电容器极板上的电荷量,电路中的电流,与振荡电流相联系的电场和磁场都在周期性地变化,电场能和磁场能周期性地转化.打开收音机的开关,转动选台旋钮,使收音机收不到电台的广播,然后开大音量.在收音机附近,将电池盒的两根引线反复碰撞(如图),你会听到收音机中发出“喀喀”的响声.为什么会产生这种现象呢?打开电扇,将它靠近收音机,看看又会怎样.提示:电磁波是由电磁振荡产生的,在收音机附近,将电池盒的两引线反复碰触,变化的电流产生变化的磁场,变化的磁场产生变化的电场,这样会形成电磁波,从而导致收音机中发出“喀喀"声,若将转动的电扇靠近收音机,因为电扇中电动机内通有交流电,发动机的运行同样会引起收音机发出“喀喀”声.三、电磁振荡的周期和频率1.电磁振荡的周期T:电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间.2.电磁振荡的频率f:1 s内完成周期性变化的次数.3.LC电路的周期(频率)公式周期、频率公式:T=2π错误!,f=1/(2π错误!),其中:周期T、频率f、自感系数L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F).某LC振荡电路,线圈的自感系数可从0.1 mH变到4 mH,电容器的电容可从4 pF变到90 pF.该电路振荡的最高频率是多少?最低频率是多少?答案:8.0×106 Hz 2。
电磁振荡导学案【自主学习】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_____都随时间做周期性迅速变化的电流.(2)振荡电路:产生__________的电路.最简单的振荡电路为LC振荡电路.2.电磁振荡的过程(1)放电过程:由于线圈的自感作用,放电电流由零__________,电容器极板上的电荷逐渐减少,电容器里的电场__________,线圈的磁场逐渐______,电场能逐渐转化为________,振荡电流逐渐增大,放电完毕,电流达到最大,________全部转化为磁场能.(2)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_____________逐渐减小,电容器将进行__________,线圈的磁场逐渐减弱,电容器里的电场逐渐______,磁场能逐渐转化为________,振荡电流逐渐减小,充电完毕,电流减小为零,磁场能全部转化为_________.二、电磁振荡的周期与频率1.周期:电磁振荡完成一次_____________需要的时间.2.频率:1 s内完成的周期性变化的______ .说明:如果没有能量损失,也不受其他外界影响,这时的周期和频率叫振荡电路的__________和__________,简称振荡电路的周期和频率.3.LC电路的周期(频率)的决定因素理论分析和实验表明,LC电路的周期T与自感系数L、电容C的关系式是T=_________,所以其振荡的频率f=__________。
可见,用可变电容器或可变电感线圈组成电路,就可以根据需要改变振荡电路的周期和频率.【合作探究】【类型一】电磁振荡过程分析1.用图像对应分析i、q的变化关系,如图2【即时应用】1.某时刻LC振荡电路的状态如图所示,则此时刻()A.振荡电流i在减小B.振荡电流i在增大C.电场能正在向磁场能变化D.磁场能正在向电场能变化【类型二】影响电磁振荡的周期和频率的因素1.由电磁振荡的周期公式T=要改变电磁振荡的周期和频率,必须改变线圈的_____或者电容器的______。
4.1 电磁振荡1、知道振荡电流、振荡电路、LC回路的概念。
2、LC回路中振荡电流的产生过程。
3、知道在电磁振荡过程中,LC回路中的能量转化情况。
4、知道电磁振荡的周期和频率。
【重点】电磁振荡过程中电场能与磁场能的相互转化规律。
【难点】LC回路振荡过程中电场强度和磁感应强度的相互转化规律。
【课前自主学习】一、知识前置1.和都随时间做周期性变化的电流叫振荡电流,能够产生这种电流的电路叫__________。
2.在LC回路产生振荡电流的过程中,电容器极板上的__________、通过线圈中的__________,以及与之相联系的__________和__________发生周期性变化的现象叫电磁振荡。
3.在LC回路产生振荡电流的过程中不同的能量在不断地相互转化,电容器放电时,__________能转化为__________能,放电完毕瞬间,__________能达到最大,__________能为零;电容器充电时,__________能转化为__________能,放电完毕瞬间,__________能达到最大,__________能为零。
4.LC振荡电路的周期只由____________________和____________________决定,与电容器极板上的__________、极板间的__________和线圈中的__________无关。
练习:(1)如图,S 打到1时电容器将要__________,充电的结果是上极板带__________ 电,下极板带等量__________电,充电的电容器内部有__________,对应也具有了__________;随着电容器带电量越多,对应的电场能也越__________,所以,电容器带电量的多少是电场能多少的标志。
当S 打到2时将__________,这时电场能释放使小灯泡亮。
2、如图1,L 是自感系数足够大线圈,当S 闭合后,P 灯将 __________,而Q 将__________ (填:“立即亮”或“缓慢亮”),当线圈中有电流时,我们知道电流周围能产生 __________,对应也具__________,电流越大,对应的磁场能也越__________;当S 由闭合到断开后,线圈中电流要继续流,电流方向__________(填:“改变”或“不改变”),P 、Q 两灯不是立即熄灭,线圈中的磁场能转化为电能。
高中物理-电磁振荡导学案
【学习目标】
1.知道振荡电流、振荡电路、LC 回路的概念。
2.LC 回路中振荡电流的产生过程。
3.知道在电磁振荡过程中,LC 回路中的能量转化情况。
4.知道电磁振荡的周期和频率。
【重点难点】
对振荡电路,振荡电流基本概念的理解和电磁振荡现象的认识,电场能和磁场能的转化过程;LC 回路产生电磁振荡
【课前预习】
1.如右图所示,充电后的电容器与线圈构成振荡电路,因电容器和线圈的共同作用在闭合回路中产生了大小和方向都做周期性迅速变化的振荡电流。
2.在振荡电路中,充电结束时,电容器的极板上的电量最多,电路中电
流最小,电场能最大,磁场能最小;放电结束时,电容器的极板上的电量
为零,电路中电流最大,电场能最小,磁场能最大。
3.如果没有能量损失,振荡电流的振幅保持不变,在实际的有能量损
失的电路中,通过晶体管等电子为振荡电路补充能量,以实现等幅振荡。
4.无能量损失或不受外界影响,电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间称为固有周期,表达式T=2LC π,1s 内完成周期性变化的次数称为固有频率,表达式f=2LC π。
【预习检测】
1、当LC 振荡电路中电流达到最大值时,下列叙述中正确的是( )。
A.磁感应强度和电场强度都达到最大值
B.磁感应强度和电场强度都为零
C.磁感应强度最大而电场强度为零
D.磁感应强度是零而电场强度最大
2、下图为LC 振荡电路中电容器板上的电量q 随时间t 变化的图线,由图可知( )。
A.在t1时刻,电路中的磁场最小
B.从t1到t2,电路中的电流值不断变小
C.从t2到t3,电容器不断充电
D.在t4时刻,电容器的电场能最小
3、在LC振荡电路中,某时刻的磁场方向如图所示.
A.若磁场正在减弱,则电容器的A板带负电.
B.若电容器正在放电,则电容器A板带负电.
C.若电路中电流正在增大,则电容器A板电量正在减少.
D.若电容器正在放电, 则自感电动势正在阻碍电流减小.
【参考答案】
【预习检测】
1.C
2.A、C、D
3.A、C
▲堂中互动▲
【典题探究】
例1关于LC振荡电路中的振荡电流,下列说法中正确的是( )
A.振荡电流最大量,电容器两极板间的电场强度最大
B.振荡电流为零时,线圈中自感电动势为零
C.振荡电流增大的过程中,线圈中的磁场能转化成电场能
D.振荡电流减小的过程中,线圈中的磁场能转化为电场能
解析:振荡电流最大时,处于电容器放电结束瞬间,场强为零,A选项错;振荡电流为零时,LC回路振荡电流改变方向,这时的电流变化最快,电流强度变化率最大,线圈中自感电动势最大,B选项错;振荡电流增大时,线圈中电场能转化为磁场能,C选项错;振荡电流减小时,线圈中磁场能转化为电场能,D选项对.
拓展磁场能与电流i对应,电场能与电荷量q对应,在等幅振荡中,磁场能与电场能的总量保持不变.
例2 LC振荡电路中,某时刻磁场方向如图所示,则下列说法正确的是()
A.若磁场正在减弱,慢电容器上极板带正电
B.若电容器正在充电,慢电容器下极板带正电
C.若电容器上极板带正电,则线圈中电流正在增大
D.若电容器正在放电,则自感电动势正在阻碍电流增大
解析:由电流的磁场方向和安培定则可判断振荡电流方向,由于题目中未标明电容器两极板带电情况,可分两种情况讨论.
(1)若该时刻电容器上极板带正电,则可知电容器处于放电阶段,电流增大,则C选项对A选项错;
(2)若该时刻电容器下极板带正电,可知电容器处于充电状态,电流在减小,则B选项对,由楞次定律可判定D选项对.
拓展要正确理解电磁振荡过程中线圈中电流和两端电压(即电容器两极板间电压)的变化关系,一定要注意克服由欧姆定律所形成的电路中电流和其两端电压成正比的思维定势.因为在电磁振荡中,阻碍线圈中电流变化的是线圈中产生的自感电动势而不是电阻.而自感电动势只是阻碍电流的变化,并不能阻止电流的变化.
例3 LC回路电容器两端的电压U随时间t变化的关系如图所示,则()
A.在时刻t1,电路中的电流最大
B.在时刻t2,电路中的磁场能最大
C.从时刻t2至t3,电路的电场能不断增大
D.从时刻t3至t4,电容器带的电荷量不断增大
解析:本题考查对LC振荡电路中各物理量振荡规律的理解.由前面所述可知,t1时刻电容器两端电压最高时,电路中振荡电流为零,t2时刻电容器两端电压为零,电路中振荡电流最强、磁场能最多,故选项A错误,B选项正确.在t2至t3的过程中,从图可知,电容器两极板间电压增大,必有电场能增加,选项C正确.而在t3至t4的过程中,电容器两极板间电压减小,带的电荷量同时减少,选项D错误.
拓展电流跟磁场对应,电荷量跟电场对应,而电压跟电荷量变化趋向一致,故据图示电压的变化可得到磁场能的变化.由能量守恒得电场能的变化,再据电流与电场能的对应关系得电流的变化. 例4 如图所示,L为一电阻可忽略的线圈,D为一灯泡,C为电容器,开关S处于闭合状态,灯D 正常发光,现突然断开S,并开始计时,能正确反映电容器a极板上电量q随时间变化的图象是下图
中的哪一个(图中q为正值表示a极板带正电)( )
解析:确定a极板上电荷量q的起始状态,再确定第一个四分之一周期内的变化情况.S处于接通状态时,电流稳定,因忽略L的电阻,电容器两极板间的电压为零.电荷量为零,S断开,D灯熄灭,LC 组成的回路将产生电磁振荡.由于线圈的自感作用,在0≤t≤T/4时间段内,线圈产生的自感电动势给电容器充电,电流方向与原线圈中的电流方向相同,电流值从最大逐渐减小到零,但电荷量却从零逐渐增加到最大,在T/4时刻充电完毕,电流值为零而极板上的电荷量最大.但b板带正电,a板带负电,所以选项B正确.
拓展“L为一电阻可忽略的线圈”,这一条件决定了开关S断开前线圈两端的电压为零,电容器极板上的起始电荷量为零,因为电容器的电势差与电感线圈两端的电势差相等.不注意这一条件,就会误认为a板的起始电荷量为正而误选C选项.。