Transcript 电磁波的产生
电磁振荡 实验 一、振荡电流与振荡电路概念： 1、振荡电流： 大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流 2、振荡电路： 能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路 3、理想的LC振荡电路： (1)LC回路：由线圈L和电容C组成的最简单振荡电路。 (2)理想的LC振荡电路:只考虑电感、电容的作用，而忽 略能量损耗 （二）、电磁振荡的产生过程分析 最多 最高 为零 减少 降低 增大 零 零 增加 最大 为零 电场能最大 减小 增大 电场能转化为磁场能 最大 零 最大 磁场能最大 增大 减小 增大 减小 磁场能转化为电场能 最多 最高 零 最大 零 电场能最大 减少 降低 增大 减小 增大 电场能转化为磁场能 零 零 最大 零 最大 磁场能最大 增加 增大 减小 增大 减小 最多 最高 零 最大 零 磁场能转化为电场能 电场能最大 q=0 i=Im q=Qm i=0 ++ ++ ｑ 放电 ｉ -- -- ｉ ｑ 充 电 个 一 周 期 性 化 变 放电 ｉ q=0 i=Im ｑ ｑ 电充 ｉ -- -++ ++ q=Qm i=0 返回 （三）、电磁振荡的变化规律： 1、电磁振荡的特点： LC回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为： (1)、两个物理过程： 放电过程；电场能转化为磁场能，q↓→ i↑ 充电过程：磁场能转化为电场能，q↑ → i↓ (2)、两个特殊状态： 充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场能 最大，磁场能最小。 放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场能 最大，电场能最小。 2、电磁振荡的变化规律： (1)总能量守恒＝电场能＋磁场能＝恒量 (2)电场能与磁场能交替转化 放电 电场能 磁场能 充电 同 步 电容器电压ｕ 变 化 电路中电流ｉ 电容器带电量ｑ 步调相反 同 步 变 化 (3)变化规律的图象描述： i q o t o 电场能 磁场能 o t t o t 3、电磁振荡： 在振荡电路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，以及跟电荷和电流相联系的 电场和磁场都发生周期性的变化，这 种现象叫电磁振荡。电磁波是由电磁 振荡产生的. （四）、阻尼振荡和无阻尼振荡： 1、无阻尼振荡 振荡电流的振幅保持不变，即作等幅振荡。 2、阻尼振荡 振荡电流的振幅逐渐变小，即作减幅振荡。 返回 3．电磁振荡的周期和频率 周期: 电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫做周期。 频率:一秒钟内完成的周期性变化的次数叫频率。 固有周期和固有频率 振荡电路中发生电磁振荡时，如果没有能量损失，也不受其他 外界的影响，这时电磁振荡的周期和频率叫做振荡电路的固有周期和固有频率，简 称振荡电路的周期和频率。 周期T 和频率f 跟自感系数 L和电容C的关系是： T 2 LC f 1 2 LC 自感系数L和电容C的决定因素有： 自感系数L决定因素有：线圈匝数、线圈粗细、长 短、有无铁芯。 电容C的决定因素有：极板间距离、极板正对面 积、极板间电介质的介电常数。 二、麦克斯韦的预言 电磁场理论：1。变化的电场产生磁场 （1）恒定的电场不产生磁场 （2）均匀变化的电场在周围空间产生恒定的 磁场 （3）振荡的电场产生同频率的振荡的磁场 2。变化的磁场产生电场 （1）恒定的磁场不产生电场 （2）均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的 电场 （3）振荡的磁场产生同频率的振荡的电场 电场和磁场的变化关系 非均匀 激发 变 化 变化磁 电 场 场 均 匀 变 化 激发 激发 若非 均匀 变化 稳 定 磁 场 不 在 激 发 均匀变化 变 化 磁 场 非均匀变化 激发 稳 定 电 场 三、赫兹实验 赫兹的电火花实验 赫兹观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏 振和衍射等现象. 他还测量出电磁波和光有相同的速度. 这样赫兹了麦克斯韦关于光的电磁理论. 赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波 电磁波的产生 变化的电场周围产生变化的磁场，变 化的磁场周围产生变化的电场，变 化的电场和变化的磁场相互联系在 一起，就会在空间形成一个统一的 不可分割的电磁场，这种交替变化 并传播出去的电磁场就形成了电磁 波。 关于电磁波的几点强调 3、电磁波与机械波的比较: 不同点： 机械波的传播一定需要介质，其波速与介质的 性质有关，与波的频率无关． 而电磁波本身就是一种物质，它可以在真空中 传播，也可以在介质中传播． 电磁波在真空中传播的速度均为3.0×108m／s， 在介质中传播时，波速和波长不仅与介质性质有关， 还与频率有关． 返回 四.例题：LC振荡电路中电容器极板上电量q 随时 间t变化的图线如图，由图可知： A、在t1时刻电路中的磁场能最小 B、从t1到t2 ，电路中的电流值不断变小 C、从t2到t3 ，电容器不断充电 D、在t4时刻电容器的电场能最小 q o t1 t2 t3 t4 t 答案：ACD 课堂练习： 1、 LC振荡电路中某时的状态如 ++ ++ 图，试作出 q—t 和I—t 图线。 -- -- i q t t 2、在LC振荡电路中，在电容器充电完毕未开 始放电时，正确的说法是： A、电场能正向磁场能转化 B、磁场能正向电场能转化 C、电路里的电场最强 D、电路里的磁场最强 总结： LC振荡电路产生振荡电流的物理原因是电 容器的充放电作用和线圈的自感 作用； LC振荡电路产生振荡电流的物理实质是电 场能和磁场能的周期性转换。 在解决振荡电路问题时，电场能与磁场能的交替 转化是解决问题的线索和关键；与电场能和磁场能相 关的各量的变化规律是解决问题的依据；q—t 和I— t 图线及其相互转化是解决问题的直观手段。