第十九章 電磁場和電磁波
一、電磁振蕩
教學目標:
一、知識目標
1、理解lc回路中產生振蕩電流的過程.
2、會分析電磁振蕩過程中,電容器上對應的電荷,線圈中對應的電流,以及與之聯系的電場,磁場和能量變化的規律.
3、知道阻尼振蕩和無阻尼振蕩的區別.
二、能力目標
通過觀察演示實驗,概括出電磁振蕩等概念,培養學生觀察能力,類比推理能力,以及理解和概括能力.
三、情感目標
通過對振蕩電流波形觀察,發現圖像的對稱、曲線美,并讓學生領會物理規律的美.
課時安排:1課時
教學用具:lc振蕩電路演示儀,大屏幕示波器,自制模擬振蕩過程動畫軟件.
師生互動活動設計:教師先演示給學生觀察并講解電磁振蕩的基本概念.再利用投影幻燈片并類比單擺振動、講解電磁振蕩前半周期經歷的過程,然后啟發指導學生自己分析后半周期的振蕩過程.
教學過程
1、演示電磁振蕩的實驗,學習有關概念.
以圖示連接電路.
像這樣產生的大小和方向交替變化的電流,叫做振蕩電流,能產生振蕩電流的
電路,叫振蕩電路,上面的lc回路叫lc振蕩電路.再將振蕩電流信號取出接在示波器上觀察波形,就會發現,lc回路里產生的振蕩電流跟正弦式電流一樣,也是按正弦規律變化的.指出振蕩電流實質上就是前邊學過的交流電,它也是按正弦規律變化的.
2、電磁振蕩的產生過程,(可結合投影幻燈法,啟發思考進行分析講解).
(1)、圖(1)→圖(2)過程的分析講解:
由于c上帶電量最多,兩極間電壓也應為最大,對應的電場能最大,當c上帶電量減少時,即電容器放電時,兩極間電壓也應減小,同時電場能減少,因為電感線圖l對電流的變化有“阻礙”作用,即對放電過程有“阻礙”作用,所以放電過程不是“瞬間”完成,而是“逐漸”完成的,也就是振蕩電流是“逐漸”增大的,當c上帶電量為零時,放電完畢,此時,電流達到最大值,同時磁場能達到最大值,要注意的是,電流取得最大值時,電壓為零.
(2)、圖(2)→圖(3)過程的分析講解:
圖(2)是放電完畢的時刻,也是反向充電的開始的時刻,當電流達最大后要減小,同樣因為線圈l產生自感電動勢,將“阻礙”電流減小,所以電流“逐漸”減小,電容器兩極帶電量“逐漸”增加,磁場能“逐漸”轉化為電場能,到圖(3)狀態時,電流為零,磁場能為零,帶電量、自感電動勢、電場能達到最大值,應注意,自感電動勢跟電容器兩極電壓是相等的.
小結:
放電過程:
充電過程:
關于圖(3)→圖(4)和圖(4)→圖(5)的分析,可以讓學
生自己結會閱讀課本完成,并讓學生明確電流的方向和哪一極帶正電.【例】如圖(甲)、(乙)所示
。1)(甲)圖正處充電過程還是放電過程?自感電動勢如何變化?
(2)(乙)圖是處充電過程,則電容器上極帶正電還是負電?
分析:從電路角度來認識:當電容器為電源時,就是放電過程,當電感線圈為電源時,就為充電過程,再根據電流應從電源正極流出、負極流進的特征,較容易判定.
(1)假設(甲)圖中l為電源,應有以下等效電路(圖甲)電容器上極應帶正電,但注意到電容器上極帶負電.
不符題設,則應是電容器為電源,所以(甲)圖應是放電過程.