第四章：電磁振蕩與電磁波高中物理選擇性必修第二冊(cè)制作：陳慶威新課引入01.電磁波的發(fā)現(xiàn)和使用帶來(lái)了通信技術(shù)的發(fā)展極大地改變了人們的生活，開闊了我們的視野。關(guān)于電磁波的發(fā)現(xiàn)和使用你了解多少呢？第四章：第1節(jié)振蕩電路高中物理選擇性必修第二冊(cè)制作：陳慶威問(wèn)題？01.高中物理選擇性必修第二冊(cè)水波是由機(jī)械振動(dòng)形成的。一顆石子投入水面會(huì)激起一陣漣漪，但是要形成持續(xù)的水波，則需要不斷地?fù)舸蛩妗Ｒa(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？目錄CONTENT高中物理選擇性必修第二冊(cè)電磁振蕩的產(chǎn)生振蕩中的能量變化周期和頻率鞏固提升電磁振蕩的產(chǎn)生第一部分觀察振蕩電路中電壓的波形01.高中物理選擇性必修第二冊(cè)

把線圈、電容器、電源和單刀雙擲開關(guān)按照?qǐng)D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(gè)極板上。先把開關(guān)置于電源一側(cè)，為電容器充電;稍后再把開關(guān)置于線圈一側(cè)，使電容器通過(guò)線圈放電。觀察電腦顯器顯示的電壓波形。ECSL為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的變化波形圖？問(wèn)題與思考01.高中物理選擇性必修第二冊(cè)高中物理選擇性必修第二冊(cè)大小和方向都做周期性迅速變化的電流叫振蕩電流。

產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路。1.振蕩電流:2.振蕩電路:

（1）LC回路：由線圈L和電容器C組成的最簡(jiǎn)單振蕩電路。（2）理想的LC振蕩電路:只考慮線圈、電容器的作用，而忽略能量損耗。振蕩電流實(shí)際上就是交變電流，習(xí)慣上指頻率很高的交變電流。LC振蕩電路振蕩電路03.－－－－LC＋＋＋＋i＝0qmimq＝0q＝0im＋＋＋＋－－－－i＝0qm放電q↓

i↑放電q↓

i↑反向充電q↑i↓充電q↑i↓周期性變化的充放電過(guò)程電磁振蕩的圖像分析05.高中物理選擇性必修第二冊(cè)電流i0t+-電容器電量q0t+-+-+-+-正向放電正向充電反向放電反向充電振蕩過(guò)q、u、i、B的變化情況06.高中物理選擇性必修第二冊(cè)q最大，u最大i最小，B最小q最小，u最小i最大，B最大q最大，u最大i最小，B最小q最小，u最小i最大，B最大q最大，u最大i最小，B最小周而復(fù)始放電反向充電反向放電充電

我們把電路中的電流、電容器極板上的電荷量、電容器的電場(chǎng)強(qiáng)度、線圈里的磁感應(yīng)強(qiáng)度，都在做周期性變化的這種現(xiàn)象叫做電磁振蕩。振蕩中的能量變化第二部分思考與討論01.高中物理選擇性必修第二冊(cè)

電磁振蕩與機(jī)械振動(dòng)雖然有著本質(zhì)的不同，但它們還是具有一些共同的特點(diǎn)。在機(jī)械振動(dòng)中，例如在單擺的振動(dòng)中，位移x、速度v、加速度a這幾個(gè)物理量周期性地變化。在電磁振蕩中，電荷量q、電流i、電場(chǎng)強(qiáng)度E、磁感應(yīng)強(qiáng)度B這幾個(gè)物理量也在周期性地變化。

在機(jī)械振動(dòng)中，動(dòng)能與勢(shì)能周期性地相互轉(zhuǎn)化。那么，在電磁振蕩中，能量是如何轉(zhuǎn)化的?振蕩中的能量變化02.高中物理選擇性必修第二冊(cè)電磁振蕩的過(guò)程中，電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能發(fā)生周期性的轉(zhuǎn)化0tt0磁場(chǎng)能

電場(chǎng)能

電場(chǎng)能磁場(chǎng)能放電q、B、i、E變化周期T電場(chǎng)能、磁場(chǎng)能變化周期電磁振蕩的特點(diǎn)03.高中物理選擇性必修第二冊(cè)兩個(gè)物理過(guò)程①放電過(guò)程:電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，q↓→i↑②充電過(guò)程:磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，q↑→i↓①充電完畢:磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢,電場(chǎng)能最大,磁場(chǎng)能最小.②放電完畢:電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢,磁場(chǎng)能最大,電場(chǎng)能最小.LC回路工作過(guò)程具有對(duì)稱性和周期性,可歸結(jié)為:兩個(gè)特殊狀態(tài)兩個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系04.高中物理選擇性必修第二冊(cè)1.同步同變關(guān)系：在LC回路發(fā)生電磁振蕩的過(guò)程中，電容器上的物理量：電量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回路產(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↑→i、B、EB↓。問(wèn)題與思考05.高中物理選擇性必修第二冊(cè)

若無(wú)能量損失，則有電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能交替轉(zhuǎn)化:總能量守恒＝電場(chǎng)能＋磁場(chǎng)能＝恒量。但實(shí)際的LC振蕩回路都有能量一部分能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能或者以電磁波形式輻射出去，所以振蕩電流的振幅就會(huì)逐漸減小，直到停止振蕩。在電磁振蕩變化快慢與哪些因素有關(guān)？電磁振蕩的周期和頻率第三部分電磁振蕩的周期和頻率01.高中物理選擇性必修第二冊(cè)1.周期：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時(shí)間。2.頻率：1s內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)。3.振蕩電路里在不受其他外界條件影響下發(fā)生無(wú)阻尼振蕩時(shí)的周期和頻率叫振蕩電路的固有周期和固有頻率，簡(jiǎn)稱振蕩電路的周期和頻率。問(wèn)題與思考02.高中物理選擇性必修第二冊(cè)

思考：電容較大時(shí)，電容器充電、放電的時(shí)間會(huì)長(zhǎng)些還是短些?線圈的自感系數(shù)較大時(shí)，電容器充電、放電的時(shí)間會(huì)長(zhǎng)些還是短些？根據(jù)討論結(jié)果，定性分析LC電路的周期（頻率）與電容C、電感L的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)探究01.高中物理選擇性必修第二冊(cè)高中物理選擇性必修第二冊(cè)理論分析表明，LC電路的周期T與電感L、電容C的關(guān)系是

說(shuō)明：①在一個(gè)周期內(nèi)，振蕩電流的方向改變兩次；

②電場(chǎng)能（或磁場(chǎng)能）完成兩次周期性變化。電磁振蕩的周期和頻率的規(guī)律04.教材例題05.高中物理選擇性必修第二冊(cè)

例題：在LC振蕩電路中，線圈L的自感系數(shù)為30μH，可調(diào)電容器C的可調(diào)范圍為1.7-270pF。求振蕩電路的頻率范圍。解：根據(jù)LC振蕩電路的頻率公式此振蕩電路的頻率范圍是1.77×106—2.65×107Hz。固有周期和固有頻率06.高中物理選擇性必修第二冊(cè)由振蕩回路本身特性所決定的振蕩周期和頻率，叫做振蕩電路的固有周期和固有頻率，簡(jiǎn)稱振蕩電路的周期和頻率?，F(xiàn)代的實(shí)際電路中使用的振蕩器多數(shù)是晶體振蕩器(如圖)，其工作原理與LC振蕩電路的原理基本相同?？偨Y(jié)提升第四部分周期課堂小結(jié)高中物理選擇性必修第二冊(cè)周期和頻率03電磁振蕩：在整個(gè)過(guò)程中，電路中的電流i、電荷量q、電場(chǎng)強(qiáng)度E、磁感應(yīng)強(qiáng)度B，都在周期性地變化著。電磁振蕩中的能量變化02振蕩電流：大小和方向都做周期性迅速變化的電流。振蕩電路：能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路。電磁振蕩的產(chǎn)生01例題1例題精選01.【參考答案】A高中物理選擇性必修第二冊(cè)5G技術(shù)是“第五代移動(dòng)通信技術(shù)”的簡(jiǎn)稱，采用了3300~5000MHz（1M=106）頻段的無(wú)線電波，某發(fā)射5G無(wú)線電波的LC電磁振蕩電路如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）A．圖示時(shí)刻，電容器兩極板帶的電荷量正在增加B．圖示時(shí)刻，電感線圈儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能正在增加C．5G通信技術(shù)采用的無(wú)線電波屬于毫米波D．無(wú)線電波的頻率越大，在真空中傳播的速度越大解析例題解析02.高中物理選擇性必修第一冊(cè)

例題2例題精選03.【參考答案】AD高中物理選擇性必修第二冊(cè)（多選）如圖甲所示，在超聲波懸浮儀中，由LC振蕩電路產(chǎn)生高頻電信號(hào)，通過(guò)壓電陶瓷轉(zhuǎn)換成同頻率的超聲波，利用超聲波最終實(shí)現(xiàn)小水珠的懸浮。若某時(shí)刻LC振蕩電路線圈中的磁場(chǎng)及電容器兩極板所帶的電荷如圖乙所示，則下列說(shuō)法