电磁振荡电路.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,电磁波的发现,一、麦克斯韦电磁场理论,1,、变化的磁场可以产生电场,（在变化的磁场中所产生的电场线是闭合的。）,2,、变化的电场可以产生磁场,对麦克斯韦电磁场理论的理解,1,、恒定的电场不产生磁场,2,、恒定的磁场不产生电场,3,、均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场,4,、均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场,5,、振荡的电场产生同频率振荡磁场,6,、振荡的磁场产生同频率振荡电场,4.,电磁场,1.,周期性变化电场和周期性变化的磁场总是相互联系着的，形成一个不可分割的统一体，这就是电磁场。,二、电磁波,空间中某处电场交变变化就在周围空间产生交变磁场，交变磁场又在周围空间产生交变电场，,电场和磁场就这样交替变化逐渐由变化的区域传播出去形成电磁波。电磁场由近及远地传播，就形成电磁波。,麦克斯韦电磁场理论的这个预言已为赫兹实验证实。,不同频率的电磁波在真空中传播的速度相同，都等于,c=3.0010,8,m/s,。,在介质中电磁波的传播速度,v,小于,c,，,若介质折射率为,n,，,则,v=c/n,电磁波的传播速度,v,与频率,f,、,波长,的关系是,v=f,电磁波由一种媒质进入另一种媒质时频率不变，传播速度和波长会发生变化。,电磁波的波长。,电磁波是横波。,14.2,电磁振荡,演示：,LC,振荡实验,演示：,LC,振荡实验,+,+,+,+,+,+,i,0,o,q,t,t,+,+,+,i,0,o,q,t,t,正向放电,+,+,+,i,0,o,q,t,t,正向放电,正向充电,+,+,+,i,0,o,q,t,t,反向放电,正向放电,正向充电,+,+,+,i,0,o,q,t,t,反向放电,反向充电,正向放电,正向充电,C,S,L,G,一、电磁振荡的产生,1.,振荡电流,:,这种电路产生 的大小和方向做周期性变 化的电流,叫振荡电流,.,C,S,L,G,一、电磁振荡的产生,1.,振荡电流,:,这种电路产生 的大小和方向做周期性变 化的电流,叫振荡电流,.,2.,能够产生振荡电流的电路叫振荡电路,.,如图 示是一种简单的振荡电路,称,LC,振荡电路,.,C,S,L,G,一、电磁振荡的产生,1.,振荡电流,:,这种电路产生 的大小和方向做周期性变 化的电流,叫振荡电流,.,2.,能够产生振荡电流的电路叫振荡电路,.,如图 示是一种简单的振荡电路,称,LC,振荡电路,.,3.LC,回路产生的振荡电流按正弦规律变化,.,C,S,L,G,一、电磁振荡的产生,1.,振荡电流,:,这种电路产生 的大小和方向做周期性变 化的电流,叫振荡电流,.,2.,能够产生振荡电流的电路叫振荡电路,.,如图 示是一种简单的振荡电路,称,LC,振荡电路,.,说明,:,由,LC,回路产生的振荡电流也是一种交变电流,只是它的频率比照明用交变电流的频率高得多,.,3.LC,回路产生的振荡电流按正弦规律变化,.,C,S,L,G,一、电磁振荡的产生,电磁振荡与机械振动类比：,振荡电路,+,+,+,放电,放电,充电,充电,单摆,电磁振荡与机械振动类比：,i,v,q,(,u,),h E,磁,E,k,E,电,E,p,振荡电路,+,+,+,放电,放电,充电,充电,单摆,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,q,、通过线圈的电流,i,、以及跟电流和电荷相联系的磁场,B,和电场,E,等都发生周期性的变化,这种现象叫做电磁振荡,.,电磁振荡,:,两类量,:,第一类：电容器的电荷,q,、电压,u,、电场,E,、电场能,E,电,、线圈的自感电动势,e,自,两类量,:,第一类：电容器的电荷,q,、电压,u,、电场,E,、电场能,E,电,、线圈的自感电动势,e,自,第二类：线圈的电流,i,、磁场,B,、磁场能,E,磁,两类量,:,第一类：电容器的电荷,q,、电压,u,、电场,E,、电场能,E,电,、线圈的自感电动势,e,自,第二类：线圈的电流,i,、磁场,B,、磁场能,E,磁,两类量的变化规律相反,.,即第一类增大时第二类减小,;,第一类达最大时第二类为零,.,两类量,:,i,t,o,二、阻尼振荡和无阻尼振荡,1.,无阻尼振荡（理想）,i,t,o,二、阻尼振荡和无阻尼振荡,1.,无阻尼振荡（理想）,i,t,o,i,t,o,二、阻尼振荡和无阻尼振荡,1.,无阻尼振荡（理想）,2.,阻尼振荡（实际）,i,t,o,i,t,o,二、阻尼振荡和无阻尼振荡,1.,无阻尼振荡（理想）,2.,阻尼振荡（实际）,3.,等幅振荡（实际应用）,i,t,o,i,t,o,二、阻尼振荡和无阻尼振荡,小结,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；,小结,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。,小结,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,.,小结,D.,磁场能正在向电场能转化,1.,某时刻,LC,回路的状态如图所示,则此时刻,(),A.,振荡电流,i,正在减小,B.,振荡电流,i,正在增大,C.,电场能正在向磁场能转化,C,L,随堂练习,D.,磁场能正在向电场能转化,1.,某时刻,LC,回路的状态如图所示,则此时刻,(),A.,振荡电流,i,正在减小,B.,振荡电流,i,正在增大,C.,电场能正在向磁场能转化,C,L,由电流方向和电容器上电量可判断电路中正在充电,.,随堂练习,D.,磁场能正在向电场能转化,1.,某时刻,LC,回路的状态如图所示,则此时刻,(),A.,振荡电流,i,正在减小,B.,振荡电流,i,正在增大,C.,电场能正在向磁场能转化,C,L,由电流方向和电容器上电量可判断电路中正在充电,.,AD,随堂练习,2.,LC,回路中电容器两端的电压随时间变化的关系如图所示,则,:(),A.,在时刻,t,1,电路中的电流最大,B.,在时刻,t,2,电路中的磁场能最大,C.,在时刻,t,2,至,t,3,电路中电场能不断增大,D.,在时刻,t,3,至,t,4,电容的带电量不断增大,U,O,t,1,t,2,t,3,t,4,t,2.,LC,回路中电容器两端的电压随时间变化的关系如图所示,则,:(),A.,在时刻,t,1,电路中的电流最大,B.,在时刻,t,2,电路中的磁场能最大,C.,在时刻,t,2,至,t,3,电路中电场能不断增大,D.,在时刻,t,3,至,t,4,电容的带电量不断增大,U,O,t,1,t,2,t,3,t,4,t,BC,3.,如图所示的,LC,振荡电路正处在振荡过程中,某时刻,L,中的磁场和,C,中的电场如图所示,可知,(),A.,电容器中的电场强度正在增大,B.,线圈中磁感强度正在增大,C.,该时刻电容器带电量最多,D.,该时刻振荡电流达最大值,C,L,3.,如图所示的,LC,振荡电路正处在振荡过程中,某时刻,L,中的磁场和,C,中的电场如图所示,可知,(),A.,电容器中的电场强度正在增大,B.,线圈中磁感强度正在增大,C.,该时刻电容器带电量最多,D.,该时刻振荡电流达最大值,C,L,A,电磁振荡的周期和频率,电磁振荡与简谐运动有很多相似之处，它们的运动都有周期性，我们知道自由振动的周期只与振动系统本身的特性有关，那么电磁振荡的周期或频率是由什么因素决定的呢？本节我们将研究这个问题,一、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叫做周期，一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率,LC,回路的周期和频率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）叫做振荡电路的固有周期（或固有频率），简称振荡电路的周期（或频率）,2,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,大量实验表明：,（,1,）电容增大时，周期变长（频率变低）；,（,2,）电感增大时，周期变长（频率变低）；,（,3,）电压升高时，周期不变（频率不变）,结果表明，,LC,回路的周期和频率只与电容,C,和自感,L,有关，跟电容器的带电多少和回路电流大小无关,定性解释,：,电容越大，电容器容纳电荷就越多，充电和放电所需的时间就越长，因此周期越长，频率越低；自感越大，线圈阻碍电流变化的作用就越大，使电流的变化越缓慢，因此周期越长，频率越低,LC,回路的周期和频率公式,（,1,）式中各物理量,T,、,L,、,C,、,f,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合我们的需要,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,A,振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的,时间为,C,振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化,周期为,D,振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化,周期为,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,所以，正确选项为,C,D,小结：,LC,振荡电路中电磁振荡的固有周期回路的周期,固有频率,