选修电磁振荡.ppt

选修修电磁振磁振荡本节预备知识：本节预备知识：示波器：示波器：用来观察电路中电信号波形的仪器。用来观察电路中电信号波形的仪器。电容器：电容器：充电后储存电荷，上下极板间储存充电后储存电荷，上下极板间储存了电场形式的电场能。了电场形式的电场能。自感线圈：自感线圈：通电后里面形成磁场储存了磁场通电后里面形成磁场储存了磁场能。能。卫星通过接收卫星通过接收和发送和发送电磁波电磁波传送传送声音、图象等信息。声音、图象等信息。不同种类的卫星可不同种类的卫星可以做军事侦察、探以做军事侦察、探测矿藏、预报天气测矿藏、预报天气天文观测等，其用天文观测等，其用途不胜枚举。？途不胜枚举。？军军事事雷雷达达通通过过接接收收和和发发送送电电磁磁波波获获取取军军事事情情报报传传达达命命令令，瞬瞬息息万万里里。真真可可谓谓“运运筹筹帷帷幄幄之之中中，决决胜胜于于千千里里之之外外。”这这是是太太阳阳在在电电磁磁波波紫紫外外线线波波段段的的照照片片。用用来来研研究究太太阳阳的的活活动动。今天，电磁波与人们今天，电磁波与人们的生活息息相关，的生活息息相关，它的发现使人类的信它的发现使人类的信息传递发生了巨大的息传递发生了巨大的变革，在科技、军事、变革，在科技、军事、生活、等各个领域都生活、等各个领域都有广泛的应用。没有有广泛的应用。没有人能想到没有电磁波人能想到没有电磁波的世界会变成怎么样的世界会变成怎么样？则电磁波是如何发？则电磁波是如何发现的呢？现的呢？气象雷达气象雷达 19世纪世纪60年代，英年代，英国物理学家麦克斯韦在国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象总结前人研究电磁现象成果的基础上，提出：成果的基础上，提出：“变化的磁场产生电场，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场变化的电场产生磁场”，预言了电磁波的存在。，预言了电磁波的存在。20年后德国物理学家赫年后德国物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，兹第一次用实验证实了电磁波的存在，此后电磁波广泛用于各个领域此后电磁波广泛用于各个领域。LC回路振荡过程分析回路振荡过程分析电电磁磁振振荡荡振荡电流的产生振荡电流的产生LC回路中电场能和磁场能回路中电场能和磁场能的分析的分析电磁振荡电磁振荡判断判断LC回路处于充电过程回路处于充电过程还是放电过程的方法还是放电过程的方法小结小结一、振荡电流的产生一、振荡电流的产生1、演示实验：、演示实验：3、这种电路产生的、这种电路产生的大小大小和和方向方向都做都做周期性周期性变变化的电流，叫化的电流，叫振荡电流振荡电流。能够产生振荡电流的。能够产生振荡电流的电路叫电路叫振荡电路振荡电路（又叫又叫LC回路回路）结论：这表明电路中产生了结论：这表明电路中产生了大小大小和和方向方向做做周期性周期性变化的电流。变化的电流。说明：用说明：用示波器示波器观察振荡电流时会发现它是按观察振荡电流时会发现它是按正弦规正弦规律律变化的，只是它的变化的，只是它的频率要高得多频率要高得多。2、现象：我们会看到电流表的指针、现象：我们会看到电流表的指针左右摆动左右摆动。I/AT/ST/ST/ST/SQ/CE/(V/m)B/Tt=0OT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TI/AT/ST/ST/ST/SQ/CE/(V/m)B/T0T/4OT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TI/AT/ST/ST/ST/SQ/CE/(V/m)B/T0T/4OT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TI/AT/ST/ST/ST/SQ/CE/(V/m)B/T0T/4OT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TI/AT/ST/ST/ST/SQ/CE/(V/m)B/Tt=T/4OT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TI/AT/ST/ST/ST/SQ/CE/(V/m)B/TT/4T/2OT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TI/AT/ST/ST/ST/SQ/CE/(V/m)B/TT/4T/2OT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TI/AT/ST/ST/ST/SQ/CE/(V/m)B/TT/4T/2OT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TI/AT/ST/ST/ST/SQ/CE/(V/m)B/Tt=T/2OT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TI/AT/ST/ST/ST/SQ/CE/(V/m)B/TT/23T/4OT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TI/AT/ST/ST/ST/SQ/CE/(V/m)B/TT/23T/4OT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TI/AT/ST/ST/ST/SQ/CE/(V/m)B/TT/23T/4OT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TI/AT/ST/ST/ST/SQ/CE/(V/m)B/Tt=3T/4OT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TI/AT/ST/ST/ST/SQ/CE/(V/m)B/T3T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TI/AT/ST/ST/ST/SQ/CE/(V/m)B/TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4T3T/4TI/AT/ST/ST/ST/SQ/CE/(V/m)B/TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4T3T/4TI/AT/ST/ST/ST/SQ/CE/(V/m)B/Tt=TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4T最大最大零零零零零零零零零零零零零零零零零零最大最大最大最大最大最大最大最大最大最大最大最大最大最大最大最大最大最大零零I/AB/TT/ST/ST/ST/SOT/4T/2 3T/4TOT/4T/2 3T/4TOT/4T/23T/4TOT/4T/23T/4T三、电磁振荡三、电磁振荡在振荡电路里产生在振荡电路里产生振荡电流振荡电流的过程中，电容器的过程中，电容器极板上的极板上的电荷电荷 q，电路中的，电路中的电流电流 I，电容器里，电容器里电场的电场的场强场强 E，线圈磁场，线圈磁场磁感应强度磁感应强度 B，都发，都发生，生，周期性周期性的变化。这种现象叫的变化。这种现象叫电磁振荡电磁振荡。无阻尼振荡：无阻尼振荡：阻尼振荡阻尼振荡：在电磁振荡中，如果在电磁振荡中，如果没有能量损失没有能量损失，振荡应该永，振荡应该永远持续下去，振荡电流的振幅应该永远保持不变，这远持续下去，振荡电流的振幅应该永远保持不变，这种振荡叫做无阻尼振荡。种振荡叫做无阻尼振荡。振荡电路中若振荡电路中若有能量损耗有能量损耗，振荡电流的振幅要逐渐减小，振荡电流的振幅要逐渐减小，直到最后停止振荡，这种振直到最后停止振荡，这种振荡叫阻尼振荡荡叫阻尼振荡四、四、LC回路中电场能和磁场能的分析回路中电场能和磁场能的分析放电过程放电过程：(0T/4，T/2 3T/4）充电过程：充电过程：(T/4T/2，3T/4 T）整个过程：整个过程：电场能向磁场能转化电场能向磁场能转化磁场能向电场能转化磁场能向电场能转化若若LC回路是没有能量损失，回路是没有能量损失，电场能和磁场能相互转化，电场能和磁场能相互转化，总能量守恒。总能量守恒。E磁磁+E电电=恒量恒量电场能磁场能五、判断五、判断LC回路处于充电过程回路处于充电过程还是放电过程的方法还是放电过程的方法充电过程的特点：充电过程的特点：电流流向带正极板，电量增加，磁场能向电场电流流向带正极板，电量增加，磁场能向电场能转化，电场能增加，电流减小，磁场能减少。能转化，电场能增加，电流减小，磁场能减少。放电过程的特点：放电过程的特点：电流流出带正电的极板，电量减小，电场能向磁电流流出带正电的极板，电量减小，电场能向磁场能转化，电场能减少，电流增大，磁场能增加。场能转化，电场能减少，电流增大，磁场能增加。练习练习:1、在、在LC振荡电路中，当电容器上电量最大（充电完毕）振荡电路中，当电容器上电量最大（充电完毕）的瞬间（的瞬间（）A、电场能正在向磁场能转化电场能正在向磁场能转化 B、磁场能正在向电场能转化磁场能正在向电场能转化 C、电场能向磁场能转化刚好完毕、电场能向磁场能转化刚好完毕 D、磁场能向电场能转化刚好完毕、磁场能向电场能转化刚好完毕D思路：充电过程是磁场能向电场能转化的过思路：充电过程是磁场能向电场能转化的过程。程。2、一个、一个LC振荡电路，在如图所示过程中，对它振荡电路，在如图所示过程中，对它做出的判断正确的是（做出的判断正确的是（）A、电流在减小、电流在减小B、电流在增大、电流在增大C、电场能在转变为磁场能、电场能在转变为磁场能D、磁场能在转变为电场能、磁场能在转变为电场能tAD分析：电流流向正极板，表明是充电过程，分析：电流流向正极板，表明是充电过程，电流减小，磁场能向电场能转化。电流减小，磁场能向电场能转化。3、如图，根据、如图，根据LC电路中电流随时间变化的曲电路中电流随时间变化的曲线做出的判断正确的是线做出的判断正确的是（）A、在、在 t1 时刻电感线圈两端电压最小时刻电感线圈两端电压最小B、在、在 t1 时刻电容器的带电量为零时刻电容器的带电量为零C、在、在 t2 时刻电路中只有电场能时刻电路中只有电场能D、在、在 t2 时刻电路中只有磁场能时刻电路中只有磁场能t2t1ABC分析：分析：t1时刻放电完毕瞬间，电流最大，但电时刻放电完毕瞬间，电流最大，但电流变化率最小。电容器电量为零。流变化率最小。电容器电量为零。t2时刻充电时刻充电完毕瞬间，电流最小，但电流变化率最大。电完毕瞬间，电流最小，但电流变化率最大。电容器电量为最大。容器电量为最大。小结：小结：磁场能（零）磁场能（零）电场能（最大）电场能（最大）电电 量（最大）量（最大）电电 流（零）流（零）磁场能（最大）磁场能（最大）电场能（零）电场能（零）电电 量量（零）（零）电电 流（最大）流（最大）磁场能（零）磁场能（零）电场能（最大）电场能（最大）电电 量（最大）量（最大）电电 流（零流（零）磁场能（最大）磁场能（最大）电场能（零）电场能（零）电电 量量（零）（零）电电 流（最大）流（最大）0T/4T/4T/23T/4 T/23T/4T小结：小结：LC振荡电路产生振荡电流的振荡电路产生振荡电流的物理物理原因原因是电容器的充放电作用和线圈是电容器的充放电作用和线圈的自感作用的自感作用物理实质物理实质是电场能和磁是电场能和磁场能的周期性转换。场能的周期性转换。在解决振荡电路问题时，判断在解决振荡电路问题时，判断充放电过程充放电过程是解决问题的线索和关键是解决问题的线索和关键,电场能电场能和和磁场磁场能能相关的各量的变化规律是解决问题的依相关的各量的变化规律是解决问题的依据据;q-t,I-t;q-t,I-t 图象及其相互转化是解决问题图象及其相互转化是解决问题的直观手段的直观手段4、LC回路中电容器两极板间的电压回路中电容器两极板间的电压U随时间随时间t变化的关系如图所示，则：（变化的关系如图所示，则：（）A、在时刻、在时刻t1，电路中的电流最大，电路中的电流最大B、在时刻、在时刻t2，电路中的磁场能最大，电路中的磁场能最大C、从时刻、从时刻t2 t3，电路中的电场能不断增大，电路中的电场能不断增大D、从时刻、从时刻t3 t4，电容器的带电量不断增大，电容器的带电量不断增大BC分析：由电压变化确定场分析：由电压变化确定场强的变化，在由场强确定强的变化，在由场强确定电场能的变化，并判断充电场能的变化，并判断充放电过程，来解决问题放电过程，来解决问题课后做业课后做业:预习电磁振荡的周期和频率预习电磁振荡的周期和频率 怒怒发发冲冲冠冠，凭凭栏栏处处。潇潇潇潇雨雨歇歇，抬抬望望眼眼。仰仰天天长长啸啸，壮壮怀怀激激烈烈。三三十十功功名名尘尘与与土土，八八千千里里路路云云和和月月，莫莫等等闲闲，白白了了少少年年头头，空空悲悲切切。靖靖康康耻耻，尤尤未未雪雪。臣臣子子憾憾何何时时灭灭。驾驾长长车车踏踏破破贺贺兰兰山山阙阙，壮壮志志饥饥餐餐胡胡虏虏肉肉。笑笑谈谈渴渴饮饮匈匈奴奴血血。待待从从头头，收收拾拾旧旧山山河河，朝朝天天阙阙。满满江江红红岳岳飞飞物理创意物理创意说明：1、电容器储存的电荷应在上下极板内部。2、电容器极板电荷的减少、电路中电流的 增加线圈中磁场的增强应是同步的。资料整理仅供参考,用药方面谨遵医嘱