电磁振荡中学生常见的几个错误,本文主要内容关键词为:几个论文,电磁振荡论文,中学生论文,常见论文,错误论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
学生在学习电磁振荡的有关知识时,由于思维定势,往往利用有关稳恒电流的知识去理解和解释振荡电路的问题,从而得出错误的结论和认识。为了解决这个问题,教师在教学过程中,一方面可以利用图像及斜率的有关知识,去帮助学生提高应用图像分析问题、解决问题的能力,达到克服学生思维定势的目的,另一方面我们可以借用一点微积分的知识让学生形成规律性的东西,更好地帮助学生掌握电磁振荡中各物理量的大小变化情况,同时也可以让学生了解为什么稳恒电流中的有关知识不能用到电磁振荡中去。
例如:如图1,在LC振荡电路中,电容器放电完毕时,电路中的电流最大,自感电动势为零,学生难以理解。
图1
引起错误认识2的主要原因是由于学生对部分电路欧姆定律的适用范围了解不清所致,部分电路欧姆定律适用于纯电阻元件,电感元件不属于纯电阻元件,故部分电路欧姆定律对于电感元件是不适用的。错误认识2是由于思维定势把欧姆定律用到振荡电路中导致错误认识的。正确理解应从法拉第电磁感应定律来分析。从而可推出当电流强度i增大时,自感电动势ε减小,当电流i减小时,自感电动势ε增大的结论。
图2
对于错误认识2我们也可以利用一些简单的微积分知识来理解:当有交变电流通过电感时,就在线圈内部产生自感电动势
故振荡电路中的电流强度i最大时,线圈内部产生的自感电动势ε最小;i最小时,ε最大。自感电动势与电流的变化率成正比,表现在数学上,一阶微分运算,正弦变余弦,这样大小变化情况正好相反。
引起错误认识3的原因基本同引起错误认识2的原因类似,由于电容元件不属于纯电阻元件,故部分电路欧姆定律同样不适用于电容元件。正确的理解应该是:
故电容器极板上的电量q最大时,电容器极板间的电压u最大,振荡电路中的电流强度i最小;q最小时,u最小,i最大。同样也可以推出q增大时,u增大,i减小;q减小时,u减小,i增大。其根源在于任何瞬时电压都与电量成正比,而电流是电量的时间变化率,表现在数学上,一阶微分运算,余弦变成负正弦,就出现了i和q(u)和大小变化情况正好相反。
综上所述,对于电磁振荡中几个物理量的大小变化情况我们可以做如下的总结。由于q=Cu,u=Ed,所以电容器极板间的电压u、电容器两个极板间的场强E和电容器极板上电量q的大小变化情况相同;而线圈周围的磁场是由振荡电路中的电流产生的,所以振荡电路中的电流i和线圈周围磁场的磁感强度B的大小变化情况相同;另外振荡电路中的电流强度i和电容器极板间的电压u、线圈自感电动势ε大小变化情况相反。
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