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1、电磁波电磁振荡两个元件 电场能与磁场能 电容器能储存电场能,储存电场能的多少与 电压有关,电压越高,电场能越大。电感线圈能储存磁场能,储存磁场能的多少与 电流有关,电流越高,磁场能越大。电磁振荡模拟图1振荡电流:像这种由电路产生大小和方向都做周期性变 化的电流,叫做振荡电流振荡电流跟正弦交变电流一样,也按正弦规律变化 是频率很高的交变电流2振荡电路:能够产生振荡电流的电路,叫做振荡电路由自感线圈和电容器组成的振荡电路叫做LC振荡电路 ,它是一种最简单的振荡电路3、在LC振荡电路中,电场能与磁场能的相互转化,电容器 极板上的电量q、电路中的电流i、电容中的电场强度E与 电感线圈中的磁感应强度B都
2、在发生周期性的变化,这种 现象就是电磁振荡。充放电情况从能量角度:放电过程,就是电场能转化为磁场能的过程 ,充电过程,就是磁场能转化为电场能的过程电压越高,表示电容器中的电场能越大;电 流越大,表示电感中的磁场能越大阻尼振荡和无阻尼振荡 1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,这种振荡叫做阻尼振荡,或叫做减幅振荡(1)振荡电路中的能量损耗有一部分转化为内能(产生焦 耳热),还有一部以电磁波的形式向外辐射出去(2)如果用振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2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,这种振荡叫无阻尼振荡.(也叫
3、做等幅振荡)思考:如图所示的振荡电路中,某时刻线圈中磁场方向向上,且电路的电流正在增强,则此时Aa点电势比b点低B电容器两极板间场强正在减小C电路中电场能正在增大D线圈中感应电动势正在减小 电磁振荡的周期和频率 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) 麦克斯韦电磁场理论一、变化的磁场产生电场 线圈不存在时,线圈所 处的空间还有电场吗? 二、变化的电场产生磁场 麦克斯韦电磁场理论的另一种理解稳定的电场不产生磁场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间
4、产生恒定的电场 非均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 非均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场预言电磁场的存在-1864年, 麦氏发表了电磁场理论,成为人类 历史上预言电磁波存在的第一人。并揭示了电、磁、光在本质上的统 一性。 电磁波传播的速度是光速。光 是电磁波的一种。 电磁波在空间传播时,在任一 位置上(或任一时刻)E、B、v三 矢量相互垂直。电磁波是横波。 E达到最大时,B也达到最大。电磁波图景的分析: PLAY 1886年赫兹的电火花人类历史上最早捕捉到 的电磁波赫兹还观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏振 和衍射等现象,
5、他还测量出电磁波和光有相同的速 度.这样赫兹验证了麦克斯韦关于光的电磁理论.例:电流随时间变化的规律如下列图所示,能发射电磁波的 是( )无线电技术中使用的电磁波叫无线电波。波段波长频率传播方式主要用途长波30000m 3000m10kHz100kHz地波超远程无线电 通信和导航 中波3000m200m100kHz1500kHz地波和天 波调幅(AM)无 线电广播、电 报、通信中短波200m50m1500kHz6000kHz短波50m10m6MHz30MHz天波 微 波米波 (VHF )10m1m30MHz300MHz近似直线 传播调频(FM)无 线电广播、电 视、导航 分米波 (UHF )1
6、m0.1m300MHz3000MHz直线传播电视、雷达、 导航厘米波10cm1cm3000MHz30000MHz毫米波10mm1mm30000MHz 300000MHz(一)有效的向外界发射电磁波的条件 1、要有足够高的振荡频率,因为频率越高,发射电磁 波的本领越大。一、无线电波发射振荡电流的频率越高,向外辐射电磁波能量的本领也 越强单位时间内辐射出去的能量,与电磁波频率的四次 方成正比 2、振荡电路为开放电路,电场和磁场必须分散到尽可能 大的空间,才可能有效的将电磁场的能量传播出去。发射无线电波的装置:电磁波传递声音和图像信号: 先将信号载在电磁波上,再把载有信号的电磁 波发射出去,到达接收
7、处设法从电磁波上把信号 检出来. 调制 发射 接收 检波(一) 发射的无线电波如何被接收到呢? 电谐振当接收电路的固有频率跟接收到 的电磁波的频率相同时,接收电路中 产生的振荡电流最强.二、无线电波接收用调谐电路接收到的感应电流是调制的高频振荡电 流,要直接感受到所需要的信号,还需要检波。电磁波在我们的生活中那么重要,它甚至改变了我们的 生活方式 手机 电视 雷达 因特网 微波炉电视广播的发射和接收过程测距:发射接收利用发射与接收之间的时间差,计算出物体的距离 。了解雷达用的是什么电磁波? 为什么可以根据雷达显示屏看出离障碍物有多远 ?电磁波的危害 尽管电磁波为人类造福,但也给人类带来 某些害
8、处,它会干扰人体生理节律,破坏 免疫机能,引起头疼、失眠等症状,常被 人们称为“无形杀手”。1995年4月,美国 一架飞机在航行中,由于机上有人使用手 机,使机上的电子设备全部失灵,飞机偏 离了航线。所以,电磁污染对人类生存环 境的干扰已成为环境科学中的新课题。电磁波谱、电磁波谱:按电磁波的波长或频率大小的 顺序把它们排列成谱,叫电磁波谱.、电磁波谱由无线电波、红外线、可见光、 紫外线、伦琴射线、射线合起来构成范围 非常广阔的大家族.电磁波谱分布示意图按频率由小到大(波长由大到小)排列形成的电磁波谱是:无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、射线二、无线电波无线电波:波长大于1mm(频率小
9、于300GHz)的 电磁波用途:通信、广播和天体物理研究等(1)红外线是一种波长比红 光的波长还长的不可见 光。其波长范围很宽,约750nm106nm(2)显著作用:热作用。(3)由英国物理学家赫谢尔于1800年首先发现 红外线,一切物体都在不停地辐射红外线,物体 温度越高,辐射红外线的本领越强。 三、红外线(4)用途:红外摄影、红外遥感技术红外线感应防盗报警器是将 红外线遥感探测技术和无线 数码遥控技术结合的高科技 新型产品,利用人体所产生 的微弱红外线而触发。当有 人试图进入它的探测范围时 ,它就会发出警报声,直到 人离开才停止。利用红外线检测人体的健康状态,本图片是人体的背部热图, 透过
10、图片可以根据不同颜色判断病变区域 返回四、可见光、能作用于人的眼睛并引起视觉的称为可见光, 如: 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色光。观察物体,照像等 等,都是可见光的应用。 、在电磁波中是一个很窄的波段,(波长为750nm 370nm)。五、紫外线、紫外线是一种波长比紫光还短的不可见光;其波长范 围约5nm370nm,、 紫外线由德国物理学家里特于1801年首先发现的,一 切高温物体发出的光中,都有紫外线。、显著作用:A、荧光,B、化学作用,C、杀菌消毒(淡蓝色的光不是紫外线 。 紫外线看不见。) 利用紫外线的荧光作用检 验人民币的真伪画面上可 以清晰的看到钱币上的防 伪标记 紫外线杀菌灯防紫
11、外线雨伞紫外线可以促使人体合成维生素 D,有助于人体对钙的吸收,所 以儿童经常晒太阳能够预防缺钙 引起的佝偻病,但是过多的紫外 线会使皮肤粗糙,甚至诱发皮肤 癌六、伦琴射线和射线、伦琴射线(X射线)是一种波长比紫外线 更短的不可见光。、有较强的穿透能力。、比伦琴射线还短的是射线。、伦琴射线有较强的穿透本领,利用其穿透本领与 物质的密度有关,进行对人体的透视和检查部件的缺 陷;射线的穿透本领更大,在工业和医学等领域有广泛 的应用,如探伤,测厚或用刀进行手术波长比紫外线更短的光叫做伦琴射线,也叫X射 线.是德国物理学家伦琴在1895年发现的他的穿透能 力很强,能使包在黑纸里的照像底片感光,下图是产 生X射线的装置,叫做X射线管:1、K是阴极2、A是阳极(也叫对阴极)X射线照射下的鱼X射线照射下的手七、电磁波的能量电磁波具有能量,电磁波是一种物质八、太阳辐射能量的相对大小波长/nm400800120016002000紫外线可见光红外线黄绿光、阳光含有:无线电波、红外线、可见光、紫 外线、x射线、射线、太阳辐射的能量集中在可见光、红外线、紫 外线三个区域 、阳光中波长在5.5x10-7m的黄绿光附近,辐射 的能量最强,这区域恰好是人眼最敏感区域.