电磁振荡课件.ppt

1、一、伟大的预言一、伟大的预言1麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象成果的基础上，建立了完整的电磁场理象成果的基础上，建立了完整的电磁场理论可定性表述为：论可定性表述为：_的磁场产生电场，的磁场产生电场，_的电场产生磁场的电场产生磁场变化变化变化变化2麦克斯韦对电磁波的预言麦克斯韦对电磁波的预言(电磁波的产生电磁波的产生)如果在空间某区域中有如果在空间某区域中有_变化的电场，变化的电场，那么它就在空间引起那么它就在空间引起_变化的磁场；变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的这个变化的磁场又引起新的_的电的电场场于是，

2、变化的于是，变化的_和变化的和变化的_交替产生，由近及远地向周围传播，形成了交替产生，由近及远地向周围传播，形成了_周期性周期性周期性周期性变化变化电场电场磁场磁场电磁波电磁波 二、电磁波二、电磁波 1电磁波中的电场强度与磁感应强度互电磁波中的电场强度与磁感应强度互相相_，而且二者均与波的传播方向，而且二者均与波的传播方向 _，因此电磁波是，因此电磁波是_ 2电磁波的速度等于电磁波的速度等于_，光的本质，光的本质是是_ 垂直垂直垂直垂直横波横波光速光速电磁波电磁波图图1411(2011年北京海淀区高二检测年北京海淀区高二检测)关于电磁关于电磁场和电磁波，下列叙述中正确的是场和电磁波，下列叙述中

3、正确的是()A恒定的电场能够产生电磁波恒定的电场能够产生电磁波B电磁波的传播需要介质电磁波的传播需要介质C电磁波从一种介质进入另一种介质，频率电磁波从一种介质进入另一种介质，频率不变不变D电磁波在传播过程中也传递了能量电磁波在传播过程中也传递了能量对电磁波特性的认识对电磁波特性的认识变式训练变式训练3下列关于电磁波的说法正确的是下列关于电磁波的说法正确的是()A电磁波必须依赖介质传播电磁波必须依赖介质传播B电磁波可以发生衍射现象电磁波可以发生衍射现象C电磁波不会发生偏振现象电磁波不会发生偏振现象D电磁波无法携带信息传播电磁波无法携带信息传播解析：解析：选选B.电磁波具有波的共性，可以发生衍射现

4、电磁波具有波的共性，可以发生衍射现象，故象，故B正确电磁波是横波，能发生偏振现象，正确电磁波是横波，能发生偏振现象，故故C错电磁波能携带信息传播，且传播不依赖介错电磁波能携带信息传播，且传播不依赖介质，在真空中也可以传播，故质，在真空中也可以传播，故A、D错错 三、赫兹的电火花三、赫兹的电火花 1赫兹利用如图赫兹利用如图1411的实验装置，证的实验装置，证实了实了_的存在的存在 2赫兹的其他实验成果：赫兹通过一系列赫兹的其他实验成果：赫兹通过一系列的实验，观察到了电磁波的反射、折射、干的实验，观察到了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振现象，并通过测量证明，电涉、衍射和偏振现象，并通过测量证明

5、，电磁波在真空中具有与光相同的磁波在真空中具有与光相同的_，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论证实了麦克斯韦关于光的电磁理论速度速度电磁波电磁波一、电磁振荡的产生一、电磁振荡的产生点击下图观看实验点击下图观看实验1 1振荡电流：振荡电流：像这种由电路产生大小和方向都做像这种由电路产生大小和方向都做周期性变化的电流，叫做周期性变化的电流，叫做振荡电流振荡电流 2 2振荡电路：振荡电路：能够产生振荡电流的电路，叫做能够产生振荡电流的电路，叫做振振荡电路荡电路由自感线圈和电容器组成的振荡电路叫做由自感线圈和电容器组成的振荡电路叫做LCLC振荡电路振荡电路，它是一种简单的振荡电路，它是一种简单的振荡电路

6、实际应用的实际应用的LCLC振荡电路中振荡电流的频率很高振荡电路中振荡电流的频率很高 （1 1）振荡电流是频率很高的交变电流）振荡电流是频率很高的交变电流 （2 2）振荡电流跟正弦交变电流一样，也按正弦规）振荡电流跟正弦交变电流一样，也按正弦规律变化律变化 两组同步变化的物理量两组同步变化的物理量 在在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电量器上的物理量：电量q、电场强度、电场强度E、电场能、电场能EE是同步变化的，即：是同步变化的，即：qEEE(或或qEEE)振荡线圈上的物理量：振荡电流振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强、磁感应强度度B

7、、磁场能、磁场能EB也是同步变化的，即：也是同步变化的，即：iBEB(或或iBEB)两个过程两个过程 电磁振荡中电流电磁振荡中电流i、极板间的电压、极板间的电压u、极板上、极板上的电量的电量q、电场能和磁场能之间的对应关系、电场能和磁场能之间的对应关系3 3电磁振荡：在振荡电路里产生振荡电流的过程电磁振荡：在振荡电路里产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化的现象，叫做化的现象，叫做电磁振荡电磁振荡机械振动和电磁振荡有本质的不同，但它们具有

8、机械振动和电磁振荡有本质的不同，但它们具有共同的变化规律共同的变化规律机械机械振动振动位移位移x x（或加或加速度速度a a）速度速度v v势能势能动能动能电磁电磁振荡振荡带电量带电量q q（或或U U、E E）电流电流i i（或或B B）电场电场能能磁场磁场能能例:1此图正处充电过程还是放电过程？+_ _ _ 此图正处充电过程还是放电过程？此图正处充电过程还是放电过程？答:放电例2：此图是处充电过程，则电容器上此图是处充电过程，则电容器上极板带正电还是负电？极板带正电还是负电？答：正电答：正电变式训练变式训练4如图如图14110表示表示LC振荡电路振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是某时刻

9、的情况，以下说法正确的是()A电容器正在充电电容器正在充电B电感线圈中的磁场能正在增加电感线圈中的磁场能正在增加C电感线圈中的电流正在增大电感线圈中的电流正在增大D此时刻自感电动势正在阻碍电流增大此时刻自感电动势正在阻碍电流增大图图14110二、阻尼振荡和无阻尼振荡二、阻尼振荡和无阻尼振荡 点击下图观看实验点击下图观看实验itit（1）（2）B、阻尼振荡阻尼振荡,任何振荡电路中任何振荡电路中,总存在能量损耗总存在能量损耗,使振荡电流使振荡电流 i 的振幅逐渐减小的振幅逐渐减小,这种振荡叫阻尼振这种振荡叫阻尼振荡荡.如图如图(2)A、振荡电路中，若没有能量损耗，则振荡电振荡电路中，若没有能量损耗

10、，则振荡电流的振幅将不变流的振幅将不变，这种振荡叫无阻尼振荡。如这种振荡叫无阻尼振荡。如图：图：(1)无阻尼振荡和阻尼振荡无阻尼振荡和阻尼振荡 2 2阻尼振荡：阻尼振荡：任何电磁振荡电路中，总存在能量任何电磁振荡电路中，总存在能量损耗，使振荡电流的振幅逐渐减小，这种振荡叫做损耗，使振荡电流的振幅逐渐减小，这种振荡叫做阻阻尼振荡尼振荡，或叫做，或叫做减幅振荡减幅振荡 （1 1）振荡电路中的能量损耗有一部分转化为内能）振荡电路中的能量损耗有一部分转化为内能（产生焦耳热），还有一部向外辐射出去而损失（产生焦耳热），还有一部向外辐射出去而损失 （2 2）如果用振荡器不断地将电源的能量补充到振）如果用振

11、荡器不断地将电源的能量补充到振荡电路中去，就可以保持等幅振荡荡电路中去，就可以保持等幅振荡 1 1无阻尼振荡：无阻尼振荡：在电磁振荡中，如果没有能量损在电磁振荡中，如果没有能量损失，振荡电流的振幅保持不变，这种振荡叫做失，振荡电流的振幅保持不变，这种振荡叫做无无阻尼振阻尼振荡荡，也叫做，也叫做等幅振荡等幅振荡 三、电磁振荡的周期和频率三、电磁振荡的周期和频率 1周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做叫做周期周期，一秒钟内完成周期变化的次数叫做，一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率频率 LC回路的周期和频率：回路的周期和频率：由回路本身

12、的特性决定这种由振荡回路本身特性所决由回路本身的特性决定这种由振荡回路本身特性所决定的振荡周期（或频率）叫做定的振荡周期（或频率）叫做振荡电路的固有周期振荡电路的固有周期（或（或固有频率），简称固有频率），简称振荡电路的周期振荡电路的周期（或频率）（或频率）2在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；电场能（或磁场能）完成两次周期性变化电场能（或磁场能）完成两次周期性变化LC电路的周期（频率）与哪些因素有关？电路的周期（频率）与哪些因素有关？电容较大时，电容器充电、放电的时间长些还是电容较大时，电容器充电、放电的时间长些还是短些？线圈的自感系数较大时，电容器充

13、电、放电时短些？线圈的自感系数较大时，电容器充电、放电时间长些还是短些？间长些还是短些？根据上面的讨论结果，定性地讲，根据上面的讨论结果，定性地讲，LCLC电路的周期电路的周期（频率）与电容（频率）与电容C C、电感、电感L L的大小有什么关系？的大小有什么关系？思考与讨论思考与讨论3 3、LCLC回路的周期和频率公式回路的周期和频率公式 （1）式中各物理量）式中各物理量T、L、C、f的单位分别是的单位分别是s、H、F、Hz（2）适当地选择电容器和线圈，可使振荡电路物周期和频率符适当地选择电容器和线圈，可使振荡电路物周期和频率符合我们的需要合我们的需要 LCfLCT212 在在LC振荡电路中，

14、线圈的自感系数振荡电路中，线圈的自感系数L2.5 mH，电容，电容C4 F.(1)该回路的周期多大？该回路的周期多大？(2)设设t0时，电容器上电压最大，在时，电容器上电压最大，在t9.0103 s时，通过线圈的电流是增大还是减小，这时电时，通过线圈的电流是增大还是减小，这时电容器是处在充电过程还是放电过程？容器是处在充电过程还是放电过程？电磁振荡过程的分析与计算电磁振荡过程的分析与计算例：例：对振荡电路，下列说法正确的是（）B振荡电路中，电场能与磁场能的转化周期为 LC2A振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的时间为 LC C振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化周期为 LC2D振荡过程中，

15、线圈内磁感应强度的变化周期为 LC2解析：解析：在一个周期内，电容器充电、放电各两次，每次充电或放电所用的时间为振荡周期的1/4电场能与电场强度的方向无关，磁场能与磁感应强度的方向无关，因此在电磁振荡的一个周期内各出现两次最大值，即电场能或磁场能的变化周期为电场、磁场、电荷的变化周期跟电流的变化周期相同均为LC2LC所以，正确选项为CD 2 2、如图所示，、如图所示，LCLC电路中电流随时间电路中电流随时间变化的曲线做出的判断正确的是变化的曲线做出的判断正确的是A A、在在t t1 1时刻电容器两端电压最小时刻电容器两端电压最小B B、在在t t1 1时刻电容器带的电量为零时刻电容器带的电量为

16、零C C、在在t t2 2时刻电路中只有电场能时刻电路中只有电场能D D、在在t t2 2时刻电路中只有磁场能时刻电路中只有磁场能1i0tt1t2答：ABC3.3.已知已知LCLC振荡电路中电容器极板振荡电路中电容器极板1 1上的电上的电量随时间变化的曲线如图所示则（量随时间变化的曲线如图所示则（）A.aA.a、c c两时刻电路中电流最大，方向相同两时刻电路中电流最大，方向相同B.aB.a、c c两时刻电路中电流最大，方向相反两时刻电路中电流最大，方向相反C.bC.b、d d两时刻电路中电流最大，方向相同两时刻电路中电流最大，方向相同D.bD.b、d d两时刻电路中电流最大，方向相反两时刻电路中电流最大，方向相反4.4.当当LCLC振荡电路中电流达到最大值时，振荡电路中电流达到最大值时，下列叙述中正确的是（下列叙述中正确的是（）。）。A.A.磁感应强度和电场强度都达到最大值磁感应强度和电场强度都达到最大值B.B.磁感应强度和电场强度都为零磁感应强度和电场强度都为零C.C.磁感应强度最大而电场强度为零磁感应强度最大而电场强度为零D.D.磁感应强度是零而电场强度最大磁感应强度是零而电场强度最大小结：小结：LC振荡电路中的振荡电流按正弦规律变化，电路的状态与相应的物理量对应.电磁振荡分阻尼振荡和无阻尼振荡 LC振荡电路中电磁振荡的固有周期回路的周期 LCf21固有频率 LCT2