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4.1电磁振荡
人教版（2019）物理选择性必修第二册 第四章
问题？
水波是由机械振动形成的。一颗石子投入水面会激起一阵涟漪，但是要形成持续的水波，则需要不断地击打水面。电视、广播接收的是电磁波，要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢？
L
C
LC振荡电路
大小和方向都做周期性迅速变化的电流叫振荡电流。
产生振荡电流的电路叫振荡电路。
1.振荡电流:
2.振荡电路:
①LC回路：由线圈L和电容器C组成的最简单振荡电路。
②理想的LC振荡电路:
只考虑线圈、电容器的作用，而忽略能量损耗。
振荡电流实际上就是交变电流，习惯上指频率很高的交变电流
一、电磁振荡的产生
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0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，放电电流达到最大值，电容器极板上没有电荷。
2、振荡的变化规律：
一、电磁振荡的产生
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0，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，并且电荷逐渐增多。充电完毕的瞬间，电流减小为0，电容器极板上的电荷最多。
2、振荡的变化规律：
一、电磁振荡的产生
3、电磁振荡电流、电量的变化图像
4、电磁振荡的图象分析
电流I
0
t
+
-
电容器
电量Q
0
t
+
-
+
-
+
-
+
-
正向放电
正向充电
反向放电
反向充电
二、振荡的变化规律
振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫作振荡电流。
振荡电路：能够产生振荡电流的电路。
想一想与交流电有何区别？
LC振荡电路：当开关置于线圈一侧时，由电感线圈L和电容C组成的电路，就是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。
二、振荡的变化规律
汉武帝
电容器充电结束，两极板电荷量最大。
电容器开始放电，回路中电流从0开始逐渐增大。两极板电荷量减少。
自感线圈给电容器反向充电结束，回路中电流为0，两极板电荷量最大。
电容器开始放电，回路中电流开始逐渐增大，两极板电荷量减少。
自感线圈再次给电容器反向充电结束，回路中电流为0，两极板电荷量最大。
LC电磁振荡的产生过程
汉武帝
LC振荡电路电流的周期性变化
电容器极板上电荷量的周期性变化
汉武帝
1、LC电磁振荡过程中几个特殊时刻各参数的特征
汉武帝
LC回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为：
(1)、两个物理过程：
放电过程：电场能转化为磁场能，q↓→ i↑
充电过程：磁场能转化为电场能，q↑ → i↓
(2)、两个特殊状态：
充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小
放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小
2、LC电磁振荡的特点：
汉武帝
3、LC电磁振荡的变化规律：
(1)总能量守恒＝电场能＋磁场能＝恒量
(2)电场能与磁场能交替转化
电场能
磁场能
充电
磁感强度B
电容器带电量ｑ
电路中电流ｉ
同步变化
同步变化
步调相反
两极间场强E
汉武帝
i
t
o
t
B
o
t
磁场能
o
q
t
o
E
t
o
4、LC电磁振荡过程中各参数的变化规律图像
电场能
t
o
汉武帝
在振荡电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的变化，这种现象叫电磁振荡。
电磁振荡
一
个
周
期
性
变
化
放电
充电
充电
放电
ｑ
ｉ
ｑ
ｉ
ｑ
ｉ
ｑ
ｉ
++ ++
- - - -
++ ++
- - - -
q=Qm i=0
q=Qm i=0
q=0 i=Im
q=0 i=Im
二、振荡的变化规律
(1)两个物理过程：
放电过程：电场能转化为磁场能，q↓→ i↑
充电过程：磁场能转化为电场能，q↑ → i↓
充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小。
放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小。
LC回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为：
(2)两个特殊状态：
1. 电磁振荡的特点：
二、振荡的变化规律
(1)总能量守恒＝电场能＋磁场能＝恒量
电场能
磁场能
放电
充电
2. 电磁振荡的变化规律
(2)电场能与磁场能交替转化
电容器电压ｕ
电容器带电量ｑ
电路中电流ｉ
同步变化
同步变化
步调相反
二、电磁振荡的产生
电磁振荡与机械振动虽然有着本质的不同，但它们还是具有一些共同的特点。在机械振动中，例如在单摆的振动中，位移x、速度v、加速度a 这几个物理量周期性地变化。在电磁振荡中，电荷量q、电流i、电场强度E、磁感应强度B这几个物理量也在周期性地变化。
在机械振动中，动能与势能周期性地相互转化。那么，在电磁振荡中，能量是如何转化的
电磁振荡与机械振动的区别，知道吗？
i－v q(u) －h E磁 － Ek E电－ Ep
振荡电路
+

+

+

放电
放电
充电
充电
单摆
(1)与电场能有关的因素：
电场能
电场线密度
电容器带电量q
电容器极板间电压U
电场强度E
4、与电场能有关的因素：
C
5、与磁场能有关的因素：
磁场能
磁感线密度
磁感强度B
线圈中电流 i
C
电场能
电场线密度
电容器带电量q
电容器极板间电压U
电场强度E
1、(多选)如图甲为LC振荡电路，其中图乙描绘的是流过电路中M点的电流随时间变化规律的图线，假设回路中电流顺时针方向为正.则下列说法正确的是
A.在第1 s末到第2 s末的过程中电容器
正在向外电路放电
B.在第1 s末到第2 s末的过程中电容器
的下极板带负电
C.在第2 s末到第3 s末的过程中M点的
电势比N点的电势低
D.在第2 s末到第3 s末的过程中电路中电场能正在逐渐减小
√
√
随堂训练
2.如图所示为振荡电路在某一时刻的电容器带电情况和电感线圈中的磁感线方向情况.由图可知，电感线圈中的电流正在______(填“增大”“减小”或“不变”).如果电流的振荡周期为T＝10－4 s，电容C＝250 μF，则线圈的电感L＝______ H.
图10
减小
10－6
解析　根据磁感线方向，应用安培定则可判断出电流方向，从而可知电容器在充电，电流会越来越小.
3.(多选)在LC振荡电路中，若某个时刻电容器极板上的电荷量正在增加，则
A.电路中的电流正在增大
B.电路中的电场能正在增加
C.电路中的电流正在减小
D.电路中的电场能正在向磁场能转化
BC
4.如图所示为理想LC振荡回路，某时刻电容器极板带电情况和线圈中的磁场方向如图，下列哪些说法是正确的（ 　）
A.此时电容器正在充电
B.此时线圈中的磁场能在减少
C.若在线圈中插入铁芯，振荡电流的频率增大
D.若增大电容器极板间距，振荡电流的频率增大
D
D. 磁场能正在向电场能转化
5.某时刻LC回路的状态如图所示, 则此时刻 ( )
A. 振荡电流i 正在减小
B. 振荡电流i 正在增大
C. 电场能正在向磁场能转化




C
L
由电流方向和电容器上电量可判断电路中正在充电.
AD
6. LC回路中电容器两端的电压随时间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. 在时刻t2至t3, 电路中电场能不断增大
D. 在时刻t3至t4, 电容的带电量不断增大
U
O
t1
t2
t3
t4
t
BC
6.（多选）对振荡电路，下列说法正确的是（ ）
B.振荡电路中，电场能与磁场能的转化周期为
A.振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的时间为
C.振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化周期为
D.振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化周期为
CD
+

+

+

放电
7.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（ ）
D
8. 此图是充电还是放电？
+ + + + +
_ _ _ _ _
答: 放电
_ _ _
+ + +
1. LC振荡电路产生的振荡电流是高频正弦交流电。
2. LC振荡电路产生的振荡电流物理原因是电容器的充放电作用和线圈
的自感 作用；
3. 在解决振荡电路振荡过程类问题时，请记住：
流系磁，荷联电，电磁变化恰相反。
4. LC回路：
课 堂 小 结
C
L
S
- +
O
t
q U E
O
t
i B Φ
q=CU
E=U/d
B ∝ i
Φ =BS
课 堂 小 结
L
C
}
I
磁场能
}
q
电场能
ω
ω
B
U
E
第二
第一
课 堂 小 结
课后作业
课本练习与应用
谢谢聆听

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