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1、教科版高中物理选择性必修第二册电磁振荡CATALOGUE目录电磁振荡基本概念与原理LC振荡电路分析阻尼振荡与受迫振荡现象探讨电磁波发射、传播和接收原理电磁振荡在科技领域应用实验探究：电磁振荡相关实验设计与操作01电磁振荡基本概念与原理变化的电场和磁场相互激发、交替产生，形成不可分割的统一体，即电磁场。电磁场由近及远地传播形成电磁波，电磁波向外传播的过程也是传播能量的过程。变化的电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一体，即电磁场。如果空间某处产生了变化的电场，那么就会在空间引起磁场，而这个磁场的变化又会在较远的空间引起电场，接着又在更远一些的空间引起磁场。这样，变化的电场和磁场交替产生
2、，由近及远地传播出去形成电磁波。电磁场电磁波电磁波的产生电磁场与电磁波简介振荡电路组成振荡电路一般由电阻、电感、电容等元件和电子器件所组成。由电感线圈l和电容器c相连而成的lc电路是最简单的一种振荡电路。工作原理充电完毕（放电开始）：电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i=0。放电完毕（充电开始）：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。振荡电路组成及工作原理电磁振荡产生条件与过程产生条件：振荡电路产生振荡电流的条件是：整个电路的电阻r=0（包括线圈、导线），从能量角度看没有其它形式的能向内能转化，即热损耗为零。电感线圈l集中了全部电路的电感，电容器c集中了全部电路的电容，无
3、潜布电容存在。lc振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波，是严格意义上的闭合电路，lc电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化。过程：放电过程：由于开始时整个电路处于静止状态，即没有自由的电荷在电路中移动，电池内正、负离子之间的相互作用力跟静电排斥力一样。当断开s时，正离子推向负极板，负离子推向正极板的过程开始，相当b板的外城电子被电池吸收到电池内部形成了电池中的电流。随着正、负离子逐渐分离，两极板之间的电势差逐渐增大，到正负离子完全分离时，两极板之间的电势差达到最大。此过程中能量相互转化的情况是：先由化学能转变为电磁能，到两极板间的电势差最大时，全部转变为两极板间的电场能
4、。充电过程：将两极板接回到电池上后，负极板的自由电子通过电池的作用开始移向正极板，使得正离子由上向下运动形成电流。这些正离子与已经分离到负极板一侧的负电荷中和后又回到正极板附近，故又称此过程为中和过程。此过程一直进行到与正极板分离的正离子全部回到正极板为止。这一过程中正离子向下运动的宏观表现即为电池中的电流由正极流向负极。此过程中能量相互转化的情况是：随着两极板间电势差的逐渐减小，两极板间的电场能将逐渐转变为电磁能。当两极板间的电势差为零时，全部电场能转变为电磁能的过程结束。同时由电源通过自感线圈提供的电磁能开始转变为电容器中的电场能。能量转化与守恒在电磁振荡中体现能量转化：在lc振荡电路中，
5、当电容器在放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。从能量看：电场能在向磁场能转化；从电压看：电容器上电压在减小；从电流看：电流在增大；从电场强度看：电场强度在减小；从磁感应强度看：磁感应强度在增大；从安培力看：安培力在增大。当电容器在充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。从能量看：磁场能在向电场能转化；从电压看：电容器上电压在增大；从电流看：电流在减小；从电场强度看：电场强度在增大；从磁感应强度看：磁感应强度在减小；从安培力看：安培力在减小。能量守恒：充电结束后，电容器极板上带电量最多。放电结束后，电容器极板上带电量最
6、少。充电过程结束后相当于将电源内部的电荷通过非静电力做功搬运到了电容器上极板上储存了起来；放电过程结束后相当于将电容器上极板上的电荷又搬运回到了电源内部之中。因此在lc振荡电路中一个周期内充电一次和放电一次所经过的时间是相同的；充电过程和放电过程也是互逆的过程。充电过程和放电过程中电场能、磁场能和动能之间的转化所遵循的规律是能量守恒定律。02LC振荡电路分析由电感L和电容C组成，无外加电源电感线圈L中储存磁场能，电容器C中储存电场能电场能与磁场能之间可以相互转化，形成振荡LC振荡电路结构特点电容器极板上的电荷量增加，电路中的电流逐渐减小，电场能逐渐增强充电过程电容器极板上的电荷量减少，电路中的
7、电流逐渐增大，磁场能逐渐增强放电过程充放电过程中电量和电流变化规律单位时间内完成振荡的次数，计算公式为f=1/T，其中T为振荡周期完成一次充电或放电所需的时间，计算公式为T=2(LC)，其中L为电感，C为电容振荡频率和周期计算方法振荡周期T振荡频率f收音机调谐回路是一个典型的LC振荡电路，用于选择特定频率的无线电信号通过调整可变电容器的电容值，可以改变振荡电路的固有频率，从而选择接收不同频率的无线电信号当调谐回路的固有频率与接收到的无线电信号频率相同时，回路中会产生最大的感应电流，使得收音机能够清晰地接收到该信号实例分析：收音机调谐回路03阻尼振荡与受迫振荡现象探讨阻尼振荡是由于振荡系统受到摩
8、擦、空气阻力等阻尼力的作用，使得振荡幅度逐渐减小。产生原因阻尼振荡的频率和周期与无阻尼振荡相同，但振幅逐渐减小，最终停止振荡。特点阻尼振荡产生原因及特点概念受迫振荡是指振荡系统在外界周期性驱动力作用下产生的振荡。产生条件外界驱动力的频率与振荡系统的固有频率接近或相等，且驱动力足够大以克服阻尼力。受迫振荡概念及产生条件受迫振荡频率和振幅影响因素频率影响因素受迫振荡的频率等于外界驱动力的频率，与振荡系统的固有频率无关。振幅影响因素受迫振荡的振幅与驱动力的频率、驱动力的大小以及振荡系统的阻尼系数有关。当驱动力频率接近固有频率时，振幅达到最大值，称为共振现象。音响设备音响设备利用共振原理，通过调整驱动
9、力的频率，使音响喇叭产生共振，从而放大声音。乐器演奏乐器如钢琴、小提琴等，通过调整琴弦或音板的固有频率，使其与外界驱动力产生共振，发出美妙的音乐。建筑结构在建筑结构中，利用共振原理可以避免或减少地震等自然灾害对建筑物的破坏。通过调整建筑物的固有频率，使其与地震波等外界驱动力的频率不一致，从而避免共振现象的发生。实例分析：共振现象在生活中的应用04电磁波发射、传播和接收原理振荡电路产生高频振荡电流，通过天线将电能转换为电磁波辐射出去。电磁波发射过程天线是电磁波发射和接收的转换器，它将高频振荡电流转换为电磁波，并将接收到的电磁波转换为高频振荡电流。天线作用电磁波发射过程及天线作用电磁波传播方式电磁
10、波在空间中以光速传播，不需要介质支持，可穿过真空。电磁波传播特性电磁波具有反射、折射、衍射、干涉等波动特性，同时还具有偏振现象。电磁波在空间中传播特性电磁波接收原理及检波器作用接收天线接收到电磁波后，将其转换为高频振荡电流，经过检波器等电路处理后还原为原始信号。电磁波接收原理检波器是接收电路中的关键部件，它可以将高频振荡电流中的有用信号提取出来，同时滤除无用信号和噪声。检波器作用VS无线通信系统由发射机、信道、接收机等部分组成。其中发射机负责将信号转换为电磁波并发射出去，信道是电磁波传播的路径，接收机负责接收并处理电磁波信号。无线通信工作原理在无线通信系统中，发射机将原始信号经过调制等处理后转
11、换为高频振荡电流，并通过天线发射出去。电磁波在空间中传播，经过反射、折射等过程后到达接收天线。接收机接收到电磁波后将其转换为高频振荡电流，并经过检波器等电路处理后还原为原始信号。无线通信系统组成实例分析：无线通信系统组成与工作原理05电磁振荡在科技领域应用微波炉利用电磁振荡产生高频电磁波，使食物分子产生振动摩擦生热，实现快速均匀加热。加热速度快、效率高、节能环保、易于控制加热程度等。微波炉加热原理优点微波炉加热原理及优点手机通信原理手机通过电磁振荡产生电磁波进行信息传输，实现语音、数据等通信功能。要点一要点二电磁振荡作用在手机通信中，电磁振荡的频率和幅度决定了信号的传输质量和距离。手机通信中电
12、磁振荡作用利用强磁场和特定频率的电磁振荡对人体内部进行扫描，通过接收反射回来的电磁波信号进行成像。核磁共振成像原理无辐射、分辨率高、可多角度成像等，广泛应用于医学诊断和治疗。优点医疗领域应用：核磁共振成像技术利用电磁振荡产生的磁场进行能量传输，实现无线充电功能。无线充电传感器技术粒子加速器利用电磁振荡检测物体的位置、速度、温度等参数，广泛应用于自动化控制和测量领域。利用强电磁振荡对带电粒子进行加速，用于高能物理研究等领域。030201其他领域应用简介06实验探究：电磁振荡相关实验设计与操作实验目的通过搭建LC振荡电路，观察电磁振荡现象，理解振荡电路的工作原理。实验器材信号发生器、示波器、电感线
13、圈、电容器、电阻器等。LC振荡电路搭建与观测实验实验步骤搭建LC振荡电路，连接信号发生器和示波器。调节信号发生器的频率，使电路产生振荡。LC振荡电路搭建与观测实验0102LC振荡电路搭建与观测实验分析实验结果，理解振荡电路的工作原理。观察示波器上的波形，记录振荡频率和幅度。受迫振荡观察实验设计实验目的：通过观察受迫振荡现象，理解受迫振荡的原理和特点。实验器材：受迫振荡装置（包括弹簧振子、驱动电机等）、测量仪器（如频率计、振幅计等）。实验步骤在不同驱动频率下，观察受迫振荡的现象，记录振荡频率、幅度和相位差。分析实验结果，理解受迫振荡的原理和特点。安装并调试受迫振荡装置，使其处于正常工作状态。实验
14、目的通过模拟电磁波发射和接收过程，理解电磁波的传播特性和接收原理。实验器材电磁波发射器、接收器、示波器、测量仪器等。电磁波发射和接收模拟实验实验步骤搭建电磁波发射和接收装置，连接示波器和测量仪器。发射电磁波并记录发射信号的特性。电磁波发射和接收模拟实验电磁波发射和接收模拟实验接收电磁波并观察接收信号的波形和特性。分析实验结果，理解电磁波的传播特性和接收原理。数据处理对实验数据进行整理、计算和图表化处理，以便更好地展示实验结果和进行比较分析。结果分析根据实验数据和相关理论，对实验结果进行深入分析，探讨实验现象背后的物理规律和机制。同时，将实验结果与预期结果进行比较，评估实验的准确性和可靠性。数据处理与结果分析THANKS感谢观看
