資源簡介

(共48張PPT)
第四章　電磁振蕩與電磁波
1. 電磁振蕩
核心素養(yǎng)：
1. 知道振蕩電路中電荷、電場、電流、磁場的動態(tài)變化情況及電場能與磁場能的轉(zhuǎn) 化情況.（物理觀念）
2. 會求LC振蕩電路的周期與頻率.（科學思維）
3. 探究電磁振蕩過程中各物理量的變化規(guī)律.（科學探究）
4. 了解現(xiàn)代的實際電路中使用的振蕩器.（科學態(tài)度與責任）
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研習任務一　電磁振蕩的產(chǎn)生及能量變化
合作　討論
音叉的振動產(chǎn)生聲音，但是要形成持續(xù)的聲音，則需要不斷地打擊音叉.手機接 收的是電磁波，要產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，需要持續(xù)變化的電流.怎樣才能產(chǎn)生這樣 的電流呢？
提示：要產(chǎn)生持續(xù)變化的電流，可以通過電感線圈和電容器組成的LC振蕩電路實現(xiàn).
教材　認知
電磁振蕩的產(chǎn)生
（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.最簡單的振蕩電路為LC振蕩電路.
（3）LC振蕩電路：由 和 組成的最簡單的振蕩電路.
（4）電磁振蕩的實質(zhì)
在電磁振蕩過程中，電路中的電流i、電容器極板上的電荷量q、電容器里的電場強度 E、線圈里的磁感應強度B，都在 地變化著，電場能和磁場能也隨著做周 期性的 .
周期性　
振蕩電流　
電感線圈L　
電容C　
周期性　
轉(zhuǎn)化　
要點　歸納
1. 各物理量隨時間的變化圖像
振蕩過程中電流i、極板上的電荷量q電場強度E和磁感應強度B之間的對應關(guān)系.
2. 相關(guān)量與電路狀態(tài)的對應情況
電路狀態(tài) a b c d e
時刻t 0 T
電荷量q 最多 0 最多 0 最多
電場能EE 最大 0 最大 0 最大
電流i 0 正向
最大 0 反向
最大 0
磁場能EB 0 最大 0 最大 0
3. 分類分析
（1）同步關(guān)系
在LC振蕩回路發(fā)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(guān)系
在LC振蕩過程中，電容器上的三個物理量q、E、EE與線圈中的三個物理量i、B、EB 是同步異向變化的，即q、E、EE同時減小時，i、B、EB同時增大，且它們的變化是同 步的，即q、E、EE↑，i、B、EB↓.
研習　經(jīng)典
A. 若磁場正在減弱，則電容器正在充電，電流由b向a
B. 若磁場正在減弱，則電場能正在增大，電容器上板帶負電
C. 若磁場正在增強，則電場能正在減少，電容器上板帶正電
D. 若磁場正在增強，則電容器正在放電，電流方向由a向b
ABC
解析：若磁場正在減弱，則電流在減小，是充電過程，根據(jù)安培定則可確定電流由b 向a，電場能增大，上極板帶負電，故A、B正確；若磁場正在增強，則電流在增大， 是放電過程，電場能正在減少，根據(jù)安培定則，可判斷電流由b向a，上極板帶正電， 故C正確，D錯誤.
名師點評
　　1. 判斷電容器是充電還是放電，一般依據(jù)電流的方向，電流由正極板流出為放 電，向正極板流入為充電.
2. 判斷電場能和磁場能的轉(zhuǎn)化要依據(jù)電流的增減或極板上電荷量的增減.
對應　訓練
A. 若甲電路中電流i正在增大，則該電路中電容器兩端的電壓必定在增大
B. 若乙電路中電流i正在增大，則該電路中電容器的電場方向必定向下
C. 若丙電路中電流i正在減小，則該電路中線圈周圍的磁場必定在增強
D. 若丁電路中電流i正在減小，則該電路中電容器的電場方向必定向上
BD
解析：如果i正在增大，說明電容器放電，電壓減小，在題圖乙中，電流是從上極板 流向下極板，則說明上極板帶正電，進而可判斷電場方向必向下，故A錯誤，B正 確；若i在減小，則線圈周圍的磁場一定在減弱，則說明是充電過程，在題圖丁中， 電流指向下極板，故下極板必充上正電，上板帶負電，電容器中電場強度方向向上， 故C錯誤，D正確.
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研習任務二　電磁振蕩的周期和頻率
合作　討論
如圖所示的電路.
（1）如果僅更換電感L更大的線圈，將開關(guān)S擲向1，E先給電容器充電，再將開關(guān)擲 向2，電容器通過線圈放電，線圈因自感現(xiàn)象產(chǎn)生的自感電動勢是否更大？“阻礙” 作用是否也更大？由于延緩了振蕩電流的變化，振蕩周期T會怎樣變化？
提示：（1）自感電動勢更大，“阻礙”作用更大，電流變化更慢，周期變長.
（2）如果僅更換電容C更大的電容器，將開關(guān)S擲向1，先給電容器充電，電容器的 帶電荷量是否增大？再將開關(guān)擲向2，電容器通過線圈放電，放電時間是否相應地變 長？振蕩周期T是否變長？
提示：（2）帶電荷量增大，放電時間變長，周期變長.
教材　認知
1. 電磁振蕩的周期T：電磁振蕩完成一次 需要的時間.
2. 電磁振蕩的頻率f：周期的倒數(shù)，數(shù)值等于單位時間內(nèi)完成的 變化 的次數(shù).
如果振蕩電路沒有能量損失，也不受其他外界條件影響，這時的周期和頻率分別叫作 振蕩電路的 周期和 頻率.
周期性變化　
周期性　
固有　
固有　
F
要點　歸納
1. 周期的決定因素
T取決于L、C，與極板所帶電荷量、兩板間電壓等無關(guān).
2. 電感線圈的自感系數(shù)L及電容器的電容C的決定因素
電感線圈的自感系數(shù)L一般由線圈的大小、形狀、匝數(shù)及有無鐵芯決定；
平行板電容器的電容C與電介質(zhì)的介電常數(shù)εr、極板正對面積S及板間距離d有關(guān).
研習　經(jīng)典
A. 振蕩周期T＝2 s，頻率為0.5 Hz
B. 經(jīng)過時間t＝0.5 s，電路中電流最小
C. 經(jīng)過時間t＝1 s，磁場能達到最大
D. 放電過程中，電荷量有所損耗，振蕩周期變小
A
名師點評
　　解決此類問題一定要熟悉振蕩電路的變化過程，要知道怎么才算是一個變化周 期，必要的時候結(jié)合變化圖像來解決.
對應　訓練
A. 把電容增大到原來的4倍
B. 把電容增大到原來的2倍
D
知識　構(gòu)建
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課后提素養(yǎng) 深刻剖析 提升能力
基礎(chǔ)　題組
1. 判斷正誤.
×
√
√
√
√
√
×
A. 電路中的磁場能在增大
B. 電路中電流正在增加
C. 流過M點的電流方向向左
D. 電容器兩極板間的電壓在減小
C
A. 電容器的某一極板，從帶最多的正電荷放電到這一極板充滿負電荷為止，這一段 時間為一個周期
B. 當電容器放電完畢瞬間，回路中的電流為零
C. 提高充電電壓，極板上帶更多的電荷量時，能使振蕩周期變大
D. 要提高振蕩頻率，可減小電容器極板間的正對面積
解析：電容器某一極板從帶最多的正電荷到帶最多的負電荷這段時間，電容器完成了 放電和反向充電過程，時間為半個周期，A錯誤；電容器放電完畢瞬間，電路中電場 能最小，磁場能最大，故電路中的電流最大，B錯誤；振蕩周期僅由電路本身決定， 與充電電壓等無關(guān)，C錯誤；提高振蕩頻率，就是減小振蕩周期，可通過減小電容器 極板正對面積來減小電容C，達到增大振蕩頻率的目的，D正確.
D
中檔　題組
A. LC電路的電容器在充電時，電流增大
B. LC電路中，電容器充電時，線圈中自感電動勢減小
C. 如果增大LC電路中電容器兩極板間距離，振蕩周期將減小
D. 如果減小LC電路中電容器兩極板的正對面積，振蕩周期將增大
C
A. 若磁場正在增強，則電場能正在減少，電容器上極板帶正電
B. 若磁場正在減弱，則電場能正在增強，電容器上極板帶正電
BCD
3. 某收音機中的LC電路，由固定線圈和可調(diào)電容器組成，能夠產(chǎn)生535 kHz到1 605 kHz的電磁振蕩.可調(diào)電容器的最大電容和最小電容之比是多少？
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課時作業(yè)（十三）
[基礎(chǔ)訓練]
A. 電容器內(nèi)電場變化的頻率為f
B. 電容器內(nèi)電場變化的頻率為2f
C. 電場能和磁場能轉(zhuǎn)化的頻率為f
D. 電場能和磁場能轉(zhuǎn)化的頻率為2f
解析：電場能和磁場能是標量，只有大小在做周期性變化，所以電場能和磁場能轉(zhuǎn)化 的周期是電磁振蕩周期的一半，轉(zhuǎn)化的頻率為電磁振蕩頻率的兩倍；電容器內(nèi)電場變 化的頻率等于電磁振蕩的頻率.故選AD.
AD
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A. 調(diào)節(jié)可變電容，使電容增大為原來的4倍
C. 調(diào)節(jié)電感線圈，使線圈匝數(shù)增加到原來的4倍
B
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A. t1時刻，電容器的帶電荷量最大
B. t2時刻，電路中的磁場能最小
C. 從t2時刻到t3時刻電路中的電場能不斷增大
D. 從t3時刻到t4時刻，電容器的帶電荷量不斷增大
解析：t1時刻，電路中電流最大，電容器的帶電荷量最小，所以A錯誤；t2時刻，電路 中電流最小，電容器帶電荷量最大，磁場能最小，所以B正確；從t2時刻到t3時刻，電 路中電流變大，電場能在不斷減小，所以C錯誤；從t3時刻到t4時刻，電路中電流逐漸 減小，電容器的帶電荷量不斷增大，所以D正確.
BD
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A. 振蕩電流達到最大值時，電容器上的電荷量為零
B. 振蕩電流達到最大值時，磁場能最大
C. 振蕩電流為零時，電場能為零
D. 振蕩電流相鄰兩次為零的時間間隔等于振蕩周期的一半
ABD
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解析：由LC振蕩電路電磁振蕩的規(guī)律知，振蕩電流最大時，即電容器放電剛結(jié)束 時，電容器上電荷量為零，A正確；回路中電流最大時螺線管中磁場最強，磁場能
最大，B正確；振蕩電流為零時充電結(jié)束，極板上電荷量最大電場能最大，C錯誤；
由圖可知電流相鄰兩次為零的時間間隔恰好等于半個周期，D正確.
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A. L中的電流方向不變
B. 燈泡D要過一會兒才熄滅
C. LC振蕩電路將產(chǎn)生電磁振蕩，剛斷開瞬間，磁場能最大
D. 電容器將放電，電場能將轉(zhuǎn)化為磁場能
解析：開關(guān)S斷開后，LC振蕩電路開始振蕩.由于起振時線圈中有電流，故屬于電感 起振，電容器開始充電，此時磁場能最大，電場能最小，磁場能將轉(zhuǎn)化為電場能，故 C正確，D錯誤；線圈中的自感電動勢阻礙電流的變化，所以L中的電流方向不變，故 A正確；斷開S后，沒有電流流過燈泡，燈泡立即熄滅，故B錯誤.
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A. 此時電路中電容器正處于充電狀態(tài)
B. 此時電路中電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化
C. 每個周期內(nèi)，電容器完成一次充放電過程
D. 電感線圈自感系數(shù)增大，則充電和放電過程會變慢
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A. 在t1時刻，電路中的電流最大
B. 在t2時刻，電路中的電流最大
C. 在t3時刻，電感線圈兩端電壓最大
D. t3～t4時間內(nèi)，電路中的電流不斷增大
A
解析：在t1時刻，極板上的電荷量為零，此時電容器放電完畢，電路中的電流最大， 故A正確；在t2時刻，極板上的電荷量最大，電路中的電流為零，故B錯誤；在t3時 刻，極板上的電荷量為零，此時電路中電流最大，電流的變化率為零，電感線圈兩端 電壓為零，故C錯誤；t3～t4時間內(nèi)，極板上的電荷量不斷增大，電路中的電流不斷減 小，故D錯誤.故選A.
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[能力提升]
ACD
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10. 如圖所示，線圈L的自感系數(shù)為25 mH，電阻為零，電容器C的電容為40 μF，燈泡 D的規(guī)格是“4 V　2 W”.開關(guān)S閉合后，燈泡正常發(fā)光，S斷開后，LC電路中產(chǎn)生振 蕩電流.若從S斷開開始計時，求：
答案：（1）正電荷
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（2）當t＝π×10－3 s時，LC回路中的電流大小.
答案：（2）0.5 A
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11. 實驗室里有一水平放置的平行板電容器，知道其電容C＝1 μF，在兩極板上帶有 一定電荷時，發(fā)現(xiàn)一帶負電的粉塵恰好靜止在兩極板間.手頭上還有一個電感L＝0.1 mH的電感器，現(xiàn)連成如圖所示電路，分析以下問題：（重力加速度為g）
（1）從S閉合時開始計時，至少經(jīng)過多長時間電容器電場大小
與開始計時相等而方向向上？此時粉塵的加速度大小是多少？
答案：（1）π×10－5 s　2g
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（2）從S閉合時開始計時，至少經(jīng)過多長時間線圈中電流最大？此時粉塵的加速度大 小是多少？
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