電磁振蕩的周期和頻率的教學設計方案
收音機中調節諧振電路的周期,就是通過調節可變電容來實現的.
讓學生打開收音機,觀察并找到調諧電容.調節調揩旋鈕時,觀察動片的變化.
要求學生分析
①旋入動片,旋出動片時正對面積如何變化?電容c大小如何改變?
②c變化對周期、頻率大小變化有何關系.
2、例題講析
【例1】如圖所示lc振蕩電路中可變電容器c的取值范圍為10pf~360pf,線圈 的電感為h,求此電路能獲得的振蕩電流的最高頻率多大?
解析:因為lc電路的固有頻率為 ,當l不變時,則有 ,可知:
當電容c為最小值時(即 pf),振蕩電流的頻率最高;
當電容c為最大值時(即 pf)振蕩電流的頻率最低.
所以由題給條件,即可求得最高和最低頻率,計算時注意各量要用相應的國際單位制的主單位.
電容
,
則有最高頻率 和最低頻率 分別為:
【例2】在圖(甲)中,lc振蕩電路中規定圖示電流方向為電流i的方向,則振蕩電流隨時間變化的圖像如圖(乙)所示
那么,電路中各物理量在一個周期內的情況是:
________________時刻,電容器上帶電量為零;
________________時刻,線圈中的磁場最強;
________________時刻,電容器兩板間的電場強度值最大;
________________時刻,電路中電流達到反向最大值;
________________時刻內是對電容器的充電過程.
解析:分析這類問題的關鍵是要搞清電場能和磁場能相互轉化的過程,以及它所對應的物理狀態和物理量間的關系,由題圖可知電容器c正在放電,當t=0時,c帶電量最多,兩板間電壓最大,電場能也最大,而此時磁場能最小(為零),對應的電流i最小(為零),隨著c放電的持續,帶電量
、電壓、電場能將逐漸減小,而磁場能、電流i將逐漸變大,磁場能、電流達到最大之后由于電感l和電容c的作用,將對電容反向充電,直至最大,依此類推,故可得知,a、c時刻電流最大,磁場最強,電場為零,c帶電量為零,當電流為零時(對應圖中的o、b、d)電容器上帶電量最多,相應的電場強度值為最大,同理可知c時刻電流達到最大,電容經過t/4放電完畢后,緊接著又對電容反向充電,又經t/4,充電到最大值,即帶電量、電壓、電場能達最大,磁場能、電流變為零,這個過程對應著圖中的 ,類似的道理可知 也是對電容的充電過程.五、總結、擴展
1、lc振蕩電路的周期公式,頻率公式要理解其物理含義,它只由電路本身的特性(l、c值)決定,所以叫做固有周期和固有頻率,應用中,通過改變lc回路中的電感l或電容c,周期和頻率也隨之改變,滿足各種需要.
2、應用周期公式、頻率公式進行計算時,要特別注意各個物理量的單位,常用電容器的單位有微法( f)和皮法(pf),代入公式時一定要換為法(f),電感l的單位有時是毫亨或微亨(mh或 h),代入公式時要換為亨(h),這樣得到的周期和頻率的單位才是正確的(秒和赫)
六、板書設計
電磁振蕩的周期和頻率
一、固有周期
1、定義
2、公式
3、決定因素
4、注意事項
二、固有頻率
1、定義
2、公式
3、決定因素