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1、第十四章第十四章 电磁波电磁波14.2 电磁振荡+11. 振荡电流振荡电流: 这种电路产生这种电路产生 的大小和方向做周期性变的大小和方向做周期性变 化的电流化的电流, 叫振荡电流叫振荡电流.2. 能够产生振荡电流的电路叫能够产生振荡电流的电路叫振荡电路振荡电路. 如图如图 示是一种简单的振荡电路示是一种简单的振荡电路, 称称LC振荡电路振荡电路.说明说明: 由由LC回路产生的振荡电流也是一回路产生的振荡电流也是一种种交变电流交变电流, 只是它的频率比照明用交变电流只是它的频率比照明用交变电流的的频率高频率高得多得多.3. LC回路产生的振荡电流按回路产生的振荡电流按正弦规律正弦规律变化变化.
2、CSLG一、电磁振荡的产生一、电磁振荡的产生2电容器电容器具有充、放电作用线圈线圈具有自感作用L + + + +CUCULLUCULL二、过程分析二、过程分析3l电磁振荡中电流电磁振荡中电流i、极板间的电压、极板间的电压u、极板上、极板上的电量的电量q、电场能和磁场能之间的对应关系、电场能和磁场能之间的对应关系4(1)、两个物理过程：、两个物理过程：放电过程；电场能转化为磁场能，放电过程；电场能转化为磁场能，q i充电过程：磁场能转化为电场能，充电过程：磁场能转化为电场能，q i充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小。能最大，磁场
3、能最小。放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小。能最大，电场能最小。LC回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为：回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为：(2)、两个特殊状态：、两个特殊状态：1 1、电磁振荡的特点：、电磁振荡的特点：52 2、电磁振荡的变化规律：、电磁振荡的变化规律：电场能电场能磁场能磁场能放电放电充电充电电容器电压电容器电压（E）电容器带电量电容器带电量电路中电流电路中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磁感应强度磁感应强度B63、变化规律的图象描述：、变化规律的图象描述：qtot电场能电场能
4、oito注意：注意：（1）图像应用时充分利用）图像应用时充分利用“同步、异步同步、异步”（2）EL（UL）的变化规律）的变化规律磁场能磁场能t（E U）（B ）74、电磁振荡的物理实质：、电磁振荡的物理实质：（1）q、i、E(U)、B都在发生周期性都在发生周期性的变化；的变化；（2）电场能磁场能发生周期性的转化。）电场能磁场能发生周期性的转化。83. 等幅振荡（实际应用）等幅振荡（实际应用）1. 无阻尼振荡（理想）无阻尼振荡（理想）ito2. 阻尼振荡（实际）阻尼振荡（实际）ito三、阻尼振荡和无阻尼振荡三、阻尼振荡和无阻尼振荡9电电磁磁振振荡荡与与简简谐谐运运动动有有很很多多相相似似之之处处
5、，它它们们的的运运动动都都有有周周期期性性，我我们们知知道道自自由由振振动动的的周周期期只只与与振振动动系系统统本本身身的的特特性性有有关关，那那么么电电磁磁振振荡荡的的周周期期或或频频率率是是由由什什么么因因素素决决定定的呢？的呢？四、电磁振荡的周期和频率四、电磁振荡的周期和频率101 1周周期期和和频频率率：电电磁磁振振荡荡完完成成一一次次周周期期性性变变化化所所需需的的时时间间叫叫做做周周期期，一一秒秒钟钟内内完完成成周周期期变变化化的的次次数数叫叫做做频频率率 LCLC回回路路的的周周期期和和频频率率由由回回路路本本身身的的特特性性决决定定这这种种由由振振荡荡回回路路本本身身特特性性所
6、所决决定定的的振振荡荡周周期期（或或频频率率）叫叫做做振振荡荡电电路路的的固固有有周周期期（或或固固有有频频率率），简简称称振振荡荡电电路的周期（或频率）路的周期（或频率） 2 2在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；电场在一个周期内，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能（或磁场能）完成两次周期性变化11l大量实验表明：大量实验表明：（1 1）电容增大时，周期变长（频率变低）；）电容增大时，周期变长（频率变低）；（2 2）电感增大时，周期变长（频率变低）；）电感增大时，周期变长（频率变低）；（3 3）电压升高时，周期不变（频率不变）电压升高时，周期不变（频率不变）结结
7、果果表表明明，LCLC回回路路的的周周期期和和频频率率只只与与电电容容C C和和自自感感L L有关，跟电容器的带电多少和回路电流大小无关有关，跟电容器的带电多少和回路电流大小无关12l定性解释定性解释：电电容容越越大大，电电容容器器容容纳纳电电荷荷就就越越多多，充充电电和和放放电电所所需需的的时时间间就就越越长长，因因此此周周期期越越长长，频频率率越越低低；自自感感越越大大，线线圈圈阻阻碍碍电电流流变变化化的的作作用用就就越越大大，使使电电流流的的变变化化越越缓缓慢慢，因因此此周周期越长，频率越低期越长，频率越低13LC回路的周期和频率公式回路的周期和频率公式 （1 1）式式中中各各物物理理量
8、量T T、L L、C C、f f的的单单位位分分别别是是s s、H H、F F、HzHz（2 2）适适当当地地选选择择电电容容器器和和线线圈圈，可可使使振振荡荡电电路路物物周周期期和频率符合我们的需要和频率符合我们的需要 （3 3）电场能、磁场能变化的周期为）电场能、磁场能变化的周期为T=T/2T=T/21415电磁振荡与机械振动类比：电磁振荡与机械振动类比：iv q(u) h E磁磁 Ek E电电 Ep振振荡荡电电路路+放电放电放电放电充电充电充电充电单单摆摆16第一类：电容器的电荷第一类：电容器的电荷q、电压、电压u、电场、电场E、 电场能电场能E电电、线圈的自感电动势、线圈的自感电动势e
9、自自第二类：线圈的电流第二类：线圈的电流i、磁场、磁场B、磁场能、磁场能E磁磁两类量的变化规律相反两类量的变化规律相反. 即第一类增大时即第一类增大时第二类减小第二类减小; 第一类达最大时第二类为零第一类达最大时第二类为零.两类量两类量:17 LC振荡电路产生振荡电流的物理原因是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；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。电场能和磁场能的周期性转换。 在解决振荡电路问题时在解决振荡电路问题时, 电场能与磁场电场能与磁场能的交替转化是解决问
10、题的能的交替转化是解决问题的线索和关键线索和关键; 与与电场能和磁场能相关的各量的变化规律是电场能和磁场能相关的各量的变化规律是解决问题的解决问题的依据依据; q-t和和i-t图线及其相互转化图线及其相互转化是解决问题的是解决问题的直观手段直观手段.小结小结18n1 1、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（说法中正确的是（ ）nA A、恒定的磁场在周围产生恒定的电场、恒定的磁场在周围产生恒定的电场nB B、变化的磁场在周围产生变化的电场、变化的磁场在周围产生变化的电场nC C、均匀变化的磁场在周围产生均匀变、均匀变化的磁场在周围产生均匀变化的电场化的电
11、场nD D、均匀变化的磁场在周围产生恒定的、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场电场例与练例与练均匀变化均匀变化的磁场（电场）产的磁场（电场）产生生恒定恒定的电场（磁场）的电场（磁场）D19n2 2、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中不正确的是（说法中不正确的是（ ）nA A、振荡的磁场在周围产生恒定的电场、振荡的磁场在周围产生恒定的电场nB B、振荡的磁场在周围产生均匀变化的、振荡的磁场在周围产生均匀变化的电场电场nC C、振荡的电场在周围产生不同频率的、振荡的电场在周围产生不同频率的振荡磁场振荡磁场nD D、振荡的电场在周围产生同频率的振、振荡的电场在周围产
12、生同频率的振荡磁场荡磁场例与练例与练振荡振荡磁场（电场）产生磁场（电场）产生同频同频率的振荡率的振荡电场（磁场）电场（磁场）ABC20n3 3、关于电磁波，下列说法中正确的是关于电磁波，下列说法中正确的是nA A、均匀变化的电场和均匀变化的磁场、均匀变化的电场和均匀变化的磁场互相激发，由产生处向远处传播形成互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波电磁波nB B、振荡电场和振荡磁场互相激发，由、振荡电场和振荡磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波产生处向远处传播形成电磁波nC C、电磁波的振荡电场和振荡磁场方向、电磁波的振荡电场和振荡磁场方向互相垂直，且与传播方向互相垂直互相垂直，且与传播方向
13、互相垂直nD D、电磁波能够发生反射、干涉、衍射、电磁波能够发生反射、干涉、衍射、偏振现象偏振现象例与练例与练电磁波是电磁波是横波横波BCD21n4 4、比较电磁波和机械波，下列说法中、比较电磁波和机械波，下列说法中正确的是（）正确的是（）nA A、电磁波和机械波都可以在真空中传、电磁波和机械波都可以在真空中传播播nB B、电磁波和机械波都是传递能量的一、电磁波和机械波都是传递能量的一种形式种形式nC C、电磁波和机械波都能产生反射、干、电磁波和机械波都能产生反射、干涉、衍射、偏振现象涉、衍射、偏振现象nD D、电磁波和声波都是纵波、电磁波和声波都是纵波例与练例与练机械波只能在机械波只能在介质
14、介质中传播中传播电磁波是电磁波是横波，横波，声波是声波是纵波纵波BC225 5、任何电磁波在真空中都具有相同的（、任何电磁波在真空中都具有相同的（ ） (A) (A)频率频率 (B) (B)波长波长 (C) (C)波速波速 (D) (D)能量能量C231 1、已已知知LCLC振振荡荡电电路路中中电电容容器器极极板板1 1上上的的电电量量随随时时间变化间变化 的曲线如图所示则（的曲线如图所示则（ ）A.aA.a、c c两时刻电路中电流最大，方向相同两时刻电路中电流最大，方向相同B.aB.a、c c两时刻电路中电流最大，方向相反两时刻电路中电流最大，方向相反C.bC.b、d d两时刻电路中电流最大
15、，方向相同两时刻电路中电流最大，方向相同D.bD.b、d d两时刻电路中电流最大，方向相反两时刻电路中电流最大，方向相反24 2、 LC振荡电路中电容器极板上电量振荡电路中电容器极板上电量q 随时间随时间t变变化的图线如图，由图可知：化的图线如图，由图可知： A、在、在t1时刻电路中的磁场能最小时刻电路中的磁场能最小B、从、从t1到到t2 ，电路中的电流值不断变小，电路中的电流值不断变小C、从、从t2到到t3 ，电容器不断充电，电容器不断充电D、在、在t4时刻电容器的电场能最小时刻电容器的电场能最小qtt1t2t3t4o 答案：答案：ACD 253.3.当当LCLC振振荡荡电电路路中中电电流流达达到到最最大大值值时时，下列叙述中正确的是（下列叙述中正确的是（ ）。）。A.A.磁感应强度和电场强度都达到最大值磁感应强度和电场强度都达到最大值B.B.磁感应强度和电场强度都为零磁感应强度和电场强度都为零C.C.磁感应强度最大而电场强度为零磁感应强度最大而电场强度为零D.D.磁感应强度是零而电场强度最大磁感应强度是零而电场强度最大26Thank you!28
