电磁振荡

【目标】
（一）知识与技能
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。
（二）过程与方法
通过结合生活中各种相应现象及常识，理解电磁振荡在人们生活中的地位。
（三）情感、态度与价值观
1．体会物理知识在生活中的重要作用，培养勇于探索的精神。
2．培养学生实验探求知识的意识，增强求知欲望。
【重点】电磁振荡过程中电场能与磁场能的相互转化规律。
【教学难点】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。
【教学方法】演示分析法，类比推理法
【教学用具】电感线圈一个（L>500 H，R<500Ω），200μF金属化纸介电容一个，示波器、学生电源各一台，单刀双掷开关一个，LC回路振荡过程模拟课件一份，导线若干
【教学过程】
（一）引入新课
师：上节课我们已经了解了电磁波的发现历程，初步认识了电磁波。在信息技术高速发展的今天，电磁波对我们来说越来越重要。从移动电话到广播电视，从互联网到航空导航，从卫星遥感到宇宙探测，它们的工作和运行都要利用电磁波。可是，电磁波是怎样产生的？它有哪些性质？它是怎样传送信息的？要解决这些问题，我们首先来学习有关电磁振荡的知识。
（二）进行新课
1．电磁振荡的产生
实验演示：（1）出示电路图投影片，照电路图连接电路。

（2）引导学生分析：将S扳到a点，电容器是充电还是放电？上极板带何种电荷？
［学生得出结论］电容器充电，上极板带正电。
（3）提示学生注意观察示波器图象，然后将开关S扳到b点。
［提问学生］你观察到什么信号？
［学生回答］振幅逐渐减小的正弦交流信号。
分析上述电路的主要组成部分，并指出示波器和电源分别用来显示信号波形和充电，板书LC回路定义。
1、LC回路：由自感线圈和电容器组成的电路叫做LC回路。
［演示］多媒体课件演示，从电容器放电瞬间开始，LC回路在振荡过程中，电容器的带电量和极板间场强，自感线圈中的电流和磁感应强度的变化规律，将结果填入表格，板书小标题和表格。
2、LC回路的工作特点（图表和图象）
（1）
工作过程qEiB
放电瞬间qmEm00
放电过程qm→0Em→00→im0→Bm
充电过程0→qm0→Emim→0Bm→0
放电过程qm→0Em→00→im0→Bm
充电过程0→qm0→Emim→0Bm→0
其中qm，Em，im，Bm分别表示电量、场强、电流和磁感应强度的最大值。
先将示波器观察到的电流信号绘制成图象，然后根据上表请学生绘制i-t，q-t等图象，板书图象。

（2）放电 充电 放电 充电
分析上述电流的变化特点，板书振荡电流概念。
3、振荡电流、大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫振荡电流，实际振荡电流的频率很高，是高频正弦交流。
继续分析振荡电流的来源，板书振荡电路概念。
4、振荡电路，能够产生振荡电流的电路叫振荡电路，LC回路是一种简单的振荡电路。
分析上图中各量随时间的变化关系，板书电磁振荡的概念。
5、电磁振荡，振荡电路中的电荷、电流、电场和磁感应强度都发生同期性变化的现象叫电磁振荡，在电磁振荡过程中，电场能和磁场能同时发生周期性变化。
［请学生回答］本节开始观察到的振荡电流的振幅怎样变化？
［学生回答］不断减小。
师：由于电路中存在电阻，电阻消耗电能，转化为内能。另外，电路中的一部分能量还要以电磁波的形式辐射到周围空间中去，所以，振荡电路中能量不断减少，振荡电流的振幅不断减小，最后会停止振荡。
师：怎样才能保持振荡电流的振幅不变呢？
生：可以不断地把能量补充到振荡电路中。
师：在实际电路中，可以用晶体管等电子器件为LC电路补充能量。
2．电磁振荡的周期和频率
师：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫周期，用T表示。一秒钟完成周期性变化的次数叫频率，用f表示。
（给出上述定义之后，利用设问进行引导。）
［设问］电磁振荡的周期和频率跟哪些因素有关呢？下面就通过实验来研究这个问题。

［出示电路图投影片］
根据电路图连接电路，将L、C调到某一值，然后通过开关S先给电容器充电，再观察振荡周期。
分别改变L、C的值，先后重复上面操作，观察振荡周期是否变化。
通过上面的实验发现，电磁振荡的周期跟电路中的工作元件有关，即与电路的特点有关。
师：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=2π
频率：
f=
请学生填出公式中各量对应的单位。
T（s） f（Hz） L（H） C（F）
（三）课堂总结、点评
本节学习了电磁振荡的产生过程，知道了什么是LC回路。在LC回路中，振荡电流、极板上的电量、电场能和磁场能都随时间按正弦规律作周期性变化。
我们还知道了LC回路的振荡周期和频率T=2π ，f= 。
（四）课余作业

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