電磁振蕩和電磁波學(xué)案

1、電磁振蕩和電磁波教案第一節(jié)：電磁振蕩一、 學(xué)習(xí)電磁振蕩和電磁波的重要性。 1 K 2 C LG二、 新課內(nèi)容： 1、實(shí)驗(yàn)右圖所示。將電鍵K扳到1，給電容器充電，然后將電鍵扳到2，此時(shí)可以見(jiàn)到G表的指針來(lái)回?cái)[動(dòng)。2、總結(jié)：能產(chǎn)生大小和方向都都作周期發(fā)生變化的電流叫 振蕩電流。能產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路。 其中最簡(jiǎn)單的振蕩電路叫LC回路。3、振蕩電流是一種交變電流，是一種頻率很高的交變電流，它無(wú)法用線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生，只能是由振蕩電路產(chǎn)生。4、那么振蕩電路中的交變電流有一些什么樣的性質(zhì)： 甲 乙 丙 丁 戊 （1）介紹振蕩電路中交變電流的一些重要性質(zhì)：對(duì)應(yīng)的電流圖像 i 0 T t 對(duì)應(yīng)電容

2、器所帶的電量q q 0 T t（2）電路分析：甲圖： 電場(chǎng)能達(dá)到最大，磁場(chǎng)能為零，電路感應(yīng)電流i=0甲乙： 電場(chǎng)能，磁場(chǎng)能，電路中電流i，電路中電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，叫放電過(guò)程。乙圖： 磁場(chǎng)能達(dá)到最大，電場(chǎng)能為零，電路中電流I達(dá)到最大。乙丙： 電場(chǎng)能，磁場(chǎng)能，電路中電流i，電路中電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，叫充電過(guò)程。丙圖： 電場(chǎng)能達(dá)到最大（與甲圖的電場(chǎng)反向），磁場(chǎng)能為零，電路中電流為零。丙?。?電場(chǎng)能，磁場(chǎng)能，電路中電流i，電路中電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，叫放電過(guò)程。丁圖： 磁場(chǎng)能達(dá)到最大，電場(chǎng)能為零，回路中電流達(dá)到最大（方向與原方向相反），丁戊：電場(chǎng)能，磁場(chǎng)能，電路中電流i，電路中電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，叫充

3、電過(guò)程。戊與甲是重合的，從而振蕩電路完成了一個(gè)周期。綜述： 充電完畢（充電開始）：電場(chǎng)能達(dá)到最大，磁場(chǎng)能為零，回路中感應(yīng)電流i=0。 放電完畢（放電開始）：電場(chǎng)能為零，磁場(chǎng)能達(dá)到最大，回路中感應(yīng)電流達(dá)到最大。 充電過(guò)程：電場(chǎng)能在增加，磁場(chǎng)能在減小，回路中電流在減小，電容器上電量在增加。從能量看：磁場(chǎng)能在向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化。 放電過(guò)程：電場(chǎng)能在減少，磁場(chǎng)能在增加，回路中電流在增加，電容器上的電量在減少。從能量看：電場(chǎng)能在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化。 Ba b C 歸納：在振蕩電路中產(chǎn)生振蕩電流的過(guò)程中，電容器極板上的電荷，通過(guò)線圈的電流，以及跟電流和電荷相聯(lián)系的磁場(chǎng)和電場(chǎng)都發(fā)生周期性變化，這種現(xiàn)象叫電磁振蕩。例題1

4、、在LC振蕩電路中，某時(shí)刻若磁場(chǎng)B正在增加，則電容器處于_放_(tái)電狀態(tài), 電流方向?yàn)開ab_, 電場(chǎng)能正在_減小_, 磁場(chǎng)能正在_增加_, 能量轉(zhuǎn)變狀態(tài)為_電場(chǎng)能正在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化_, i t 0 t1 t0 t2 t3 t4 電容器上板帶_正_電。例題2、在LC的回路中，電流it的關(guān)系如圖所示，若規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?，說(shuō)明t0時(shí)刻電路中 能量變化情況，及電場(chǎng)能、磁場(chǎng)能、充放電等情況。（ACD）下列分析情況正確的是：A、 t1時(shí)刻電路的磁場(chǎng)能正在減小。 B、t1t2時(shí)間電路中的電量正在不斷減少。C、t2t3時(shí)間電容器正在充電。 D、t4時(shí)刻電容中的電場(chǎng)能最小。例題3、在LC振蕩電路中，當(dāng)電

5、容器放電完畢瞬間，電路中的電流為_最大_, 線圈兩端的電壓為_零_例題4、在LC回路中，當(dāng)振蕩電流為零時(shí)，則電容器開始_放電_, 電容器的電量將_減少_, 電容器中的_電場(chǎng)能_達(dá)到最大, _磁場(chǎng)能_為零。5、阻尼振蕩與無(wú)阻尼振蕩。 （1）阻尼振蕩：在振蕩電路中由于能量被逐漸消耗，振蕩電路中的電流要逐漸減小，直到最后停下來(lái)。 （2）無(wú)阻尼振蕩：在電磁振蕩的電路中，如果沒(méi)有能量損失，振蕩應(yīng)該永遠(yuǎn)地持續(xù)下去， 電路中振蕩電流的振幅應(yīng)該永遠(yuǎn)保持不變，這種振蕩叫無(wú)阻尼振蕩第二節(jié)：電磁振蕩的周期和頻率1、周期：電磁振蕩完成一次周期性變化所需要的時(shí)間叫做周期。一秒釧內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)叫頻率。2、在LC

6、振蕩電路中，從研究得到：T=2CL f=1/2CL 可見(jiàn)在LC回路中，電路的頻率f和周期T是由線圈的自感系數(shù)L和電容器的電容C來(lái)決定的。在收音機(jī)的調(diào)頻中，若將可變電容器的動(dòng)片旋入，則會(huì)使電容器的電容C增大，故收音機(jī)接收的頻率變小。+ + + + 例題1、在一個(gè)LC振蕩電路中，電流I隨時(shí)間變化的規(guī)律為i=0.01sin100t(A)，已知電容器電容C=20F，則線圈的自感系數(shù)L=_0.05H_ 例題2、如圖所示，在LC振蕩電路中，L=0.25H, C=4F, K剛閉合時(shí)，上板帶正電，當(dāng)t=2×10-3s，上板帶_負(fù)_電, 電流方向?yàn)開ab_。例題3、某LC振蕩電路，線圈的自感系數(shù)可從0

7、.1mH變到4mH，電容器的電容可從4pF變到90pF，則該電路振蕩的最高頻率是_7.96×106Hz_, 最低頻率為_2.65×105Hz_。第三節(jié)：電磁場(chǎng)和電磁波A B一、 準(zhǔn)備知識(shí)：1、分析閉合電路中電流的形成： 分析電路中AB中電流的方向是AB，問(wèn)為什么會(huì)有A到B的電流，重點(diǎn)確定電流形成的實(shí)質(zhì)是導(dǎo)體中有電場(chǎng)的結(jié)果，而電場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)力使電荷發(fā)生了定向移動(dòng)。 結(jié)論：電路中電流形成的實(shí)質(zhì)是電荷在電場(chǎng)力作用下發(fā)生的定向移動(dòng)，而電場(chǎng)力的發(fā)生一定伴隨電場(chǎng)，電場(chǎng)的方向與導(dǎo)體中電流的方向相同。 B M2、感應(yīng)電流的產(chǎn)生： 要使M中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？若要使M中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻?/p>

8、感應(yīng)電流則磁場(chǎng)又該如何變化？ 強(qiáng)調(diào)：在M環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)質(zhì)是環(huán)內(nèi)產(chǎn)生了電場(chǎng)，電場(chǎng)驅(qū)使電子定向移動(dòng)而產(chǎn)生了電流，電場(chǎng)的方向與電流方向相同。 那么將金屬環(huán)拿走，當(dāng)磁場(chǎng)變化時(shí)的電場(chǎng)是否存在呢？引入麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論。3、一個(gè)變化的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合線圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象。麥克斯韋研究了這種現(xiàn)象，認(rèn)為若電路閉合就會(huì)有感應(yīng)電流；若電路不閉合，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)；這個(gè)電場(chǎng)驅(qū)使導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生了感應(yīng)電流。 麥克斯韋把這種情況的分析推廣到不存在閉合電路的情形，他認(rèn)為在變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，是一種普遍現(xiàn)象，跟閉合電路是否存在無(wú)關(guān)。二、新課知識(shí)：1、變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)：2、變化的電

9、場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)：麥克斯韋研究了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象，他預(yù)言既然變化的磁場(chǎng)能產(chǎn)生電場(chǎng)，那么變化的電場(chǎng)也能產(chǎn)生磁場(chǎng)。3、分析：恒定的電場(chǎng)周圍無(wú)磁場(chǎng)，恒定的磁場(chǎng)周圍無(wú)電場(chǎng)。 均勻變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)。 周期性變化的電場(chǎng)周圍存在同周期的磁場(chǎng)，周期性變化的磁場(chǎng)在周圍產(chǎn)生同周期的電場(chǎng)。4、電磁場(chǎng)的形成：變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)是相互聯(lián)系著的一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)。 麥克斯韋預(yù)言：這種電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向無(wú)限遠(yuǎn)處的空間傳播就形成了電磁波。 麥克斯韋的預(yù)言最后由物理學(xué)家赫子證實(shí)了電磁波的存在，并進(jìn)一步分析電磁波在真空中的傳播速度為C=3.00×108m/s 電

10、磁波的波長(zhǎng)由V=f得到f=C/5、介紹晶體二極管的作用：A B1、 作用：?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦浴?、 具體：當(dāng)UAUB時(shí)，即A端接正極，B端接負(fù)極時(shí)，二極管導(dǎo)通，它相當(dāng)于導(dǎo)線，我們稱之為“導(dǎo)通” 當(dāng)UAUB時(shí)，即A端接負(fù)極，B端接正極時(shí)，二極管截止，它相當(dāng)于斷路，我們稱之為“截止” 例題1、一臺(tái)收音機(jī)的接收頻率范圍從f1=2.2MHz到f=22MHz；設(shè)這臺(tái)收音機(jī)能接收的相應(yīng)波長(zhǎng)范圍從1到2，調(diào)諧電容器的相應(yīng)電容量變化范圍從C1到C2，那么波長(zhǎng)之比為1：2=_10：1_, 電容之比為C1：C2=_100：1_ 例題2、由同一可變電容器和兩個(gè)不同線圈組成的調(diào)諧回路所能接收到的中波范圍為5351605千赫，若其短波的最低頻率為6兆赫，則其最高頻率為_18MHz_ 例題3、在LC振蕩電路中，已知電容器電容為C，振蕩電流i=Imsint，則此電路中線圈的