2 电磁振荡 (3).ppt
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1、第一节第一节电磁振荡电磁振荡 无线电广播是利用电磁波传播的,电视广无线电广播是利用电磁波传播的,电视广播也是利用电磁波传播的,导弹,人造地球卫播也是利用电磁波传播的,导弹,人造地球卫星的控制以及宇宙飞船跟地面的通信联系都是星的控制以及宇宙飞船跟地面的通信联系都是利用电磁波。那么,电磁波是什么呢?它是怎利用电磁波。那么,电磁波是什么呢?它是怎样产生的,有些什么性质以及怎样利用它来传样产生的,有些什么性质以及怎样利用它来传递各种信号呢?这一章就要研究这些问题。要递各种信号呢?这一章就要研究这些问题。要了解电磁波,首先就要了解什么是电磁振荡了解电磁波,首先就要了解什么是电磁振荡.第十八章引言第十八章
2、引言 电磁振荡和电磁波的重要性电磁振荡和电磁波的重要性 1、振荡电流:、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大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流一、振荡电流与振荡电路概念:一、振荡电流与振荡电路概念:ito 振荡电流按什么振荡电流按什么规律变化的呢?规律变化的呢?振荡电流是一种交变电流,是一种频率很振荡电流是一种交变电流,是一种频率很高的交变电流,它无法用线圈在磁场中转动产高的交变电流,它无法用线圈在磁场中转动产生,只能是由振荡电路产生。生,只能是由振荡电路产生。思考:如果一个充满了电的电容器思考:如果一个充满了电的电容器C与线圈与线圈L连接,会发生什么现象?连接,会发生
3、什么现象?实验演示:实验演示:如图所示。将电键如图所示。将电键K K扳到扳到2 2,给电,给电容器充电,然后将电键扳到容器充电,然后将电键扳到1 1,此时可以见到,此时可以见到G G表表的指针来回摆动。的指针来回摆动。2、振荡电路:、振荡电路:能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路。能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路。(1)LC(1)LC回路:由线圈回路:由线圈L L和电容和电容C C组成的是最简组成的是最简单振荡电路。单振荡电路。(2)(2)理想的理想的LCLC振荡电路振荡电路:只考虑电感、电容只考虑电感、电容的作用,而忽略能量损耗。的作用,而忽略能量损耗。产生振荡电流的原因产生振荡电流的原因:
4、由于电容器的充放电和线圈的自感电动势相互联系由于电容器的充放电和线圈的自感电动势相互联系的结果的结果,使得在振荡过程中使得在振荡过程中,电容器的电量电容器的电量q、两极板间的两极板间的场强场强E、电路中的电流电路中的电流i、线圈的磁场线圈的磁场B及自感电动势及自感电动势e都都随时间做周期性变化。在随时间做周期性变化。在LC回路产生振荡电流的过程中,回路产生振荡电流的过程中,磁场能磁场能(由通电线圈的电流产生由通电线圈的电流产生)和电场能和电场能(由电容器极板由电容器极板上的电荷产生上的电荷产生)之间不断地相互转化着。之间不断地相互转化着。LC回路振荡与弹簧振子振动的类比回路振荡与弹簧振子振动的
5、类比 在在LC电路中,电荷与电流电路中,电荷与电流(电场能量与磁场能量电场能量与磁场能量)随时间作周期性变化,且不断相互转换。若电路中随时间作周期性变化,且不断相互转换。若电路中无能量损耗,这种变化将一直持续下去,这种现象称无能量损耗,这种变化将一直持续下去,这种现象称为为无阻尼自由振荡无阻尼自由振荡。到此一个周期过程结束又进入下一周期到此一个周期过程结束又进入下一周期,反复循环反复循环放电放电反反向向充充电电充充电电反向反向放电放电+-+-q=Qm i=0q=Qm i=0q=0 i=Imq=0 i=Im一个振荡周期分四个阶段分析一个振荡周期分四个阶段分析二、电磁振荡的产生过程分析二、电磁振荡
6、的产生过程分析(1)、两个物理过程:、两个物理过程:放电过程(正反);电场能转化为磁场能,放电过程(正反);电场能转化为磁场能,q i充电过程(正反):磁场能转化为电场能,充电过程(正反):磁场能转化为电场能,q i充电完毕状态(放电开始状态):充电完毕状态(放电开始状态):磁场能向电场能转化完毕,电场能最大,磁场能最小。磁场能向电场能转化完毕,电场能最大,磁场能最小。放电完毕状态放电完毕状态(充电开始状态充电开始状态):电场能向磁场能转化完毕,磁场能最大,电场能最小。电场能向磁场能转化完毕,磁场能最大,电场能最小。LC回路工作过程具有回路工作过程具有对称性对称性和和周期性周期性,可归结为:,
7、可归结为:(2)、两个特殊状态:、两个特殊状态:1、电磁振荡的特点:、电磁振荡的特点:三、电磁振荡的变化规律:三、电磁振荡的变化规律:(1)总能量守恒电场能磁场能恒量总能量守恒电场能磁场能恒量电场能E电电磁场能E磁磁放电放电充电充电2 2、电磁振荡的变化规律:、电磁振荡的变化规律:(2)电场能与磁场能交替转化电场能与磁场能交替转化 电容器电压(线圈中磁通量变化率)(线圈中磁通量变化率)电容器带电量振荡线圈的电流同同步步变变化化同同步步变变化化步调相反步调相反电容器电场强度E线圈中的磁感强度B (磁通量)(磁通量)注意:请克服欧姆定律中的定性思维。注意:请克服欧姆定律中的定性思维。(3)变化规律
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