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1、電磁場和電磁波 物理組：高廣源 規(guī)律 種類 應用 概念 總結 產(chǎn)生 引入 第一節(jié) 電磁振蕩 1.電磁波 與現(xiàn)代科技和人類生活的密切關 系。在信息技術高速發(fā)展的今天，電磁波對 我們來說越來越重要。 2.電磁波到底是什么？為什么它具有那么 大的威力？它又是怎樣產(chǎn)生的呢？它有哪些 性質？是否具有波的共同特性？怎樣利用它 來傳遞各種信號？ 研究電磁波應從電磁振蕩開始。 返回 是什么 怎樣產(chǎn)生 特性 怎樣利用 為什么 性質 1、振蕩電流： 大小和方向都做周期性變化的電流叫做振蕩電流 能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路 2、振蕩電路： 一、振蕩電流與振蕩電路： 3、理想的 LC振蕩電路： (2)理想的 L
2、C振蕩電路 :只考慮電感、電容的作用，而 忽略能量損耗 (1)LC回路：由線圈 L和電容 C組成的最簡單振蕩電路。 返回 演示 C L S E 二、電磁振蕩的產(chǎn)生： (1)與電場能有關的因素： 電場能 電場線密度 電容器帶電量 q 電容器極板間電壓 u 1、與電場能和磁場能有關的因素 ： 電場強度 E + + + + (2)與磁場能有關的因素： 磁場能 磁感線密度 磁感強度 B 線圈中電流 i C + + + + R q u i 2、電磁振蕩的產(chǎn)生過程 ： 電容器 具有充放 電 作 用 線圈 具有自 感作用 L + + + + C UC UL L UC UL L 一 個 周 期 性 變 化 放
3、電 充 電 充電 放電 + + - - - - + + - - - - q=Qm i=0 q=Qm i=0 q=0 i=Im q=0 i=Im 時 間 t t=0 t=T/4 t=T/2 t=3T/4 t=T 電容器 帶電量 電路中 電 流 電場能 磁場能 最大 (A、 B ) 零 最大 零 零 最大 (ab) 零 最大 最大 (A、 B ) 零 最大 零 零 最大 (ba) 零 最大 最大 (A、 B ) 零 最大 零 返回 C L S E a B + + + A b t 0時 B A t T/4時 + + + B T/2時 C A t 3T/4時 T時 (1)、兩個物理過程： 放電過程；
4、電場能轉化為磁場能， q i 充電過程： 磁場能轉化為電場能， q i 充電完畢狀態(tài)： 磁場能向電場能轉化完畢，電場 能最大，磁場能最小。 放電完畢狀態(tài)： 電場能向磁場能轉化完畢，磁場 能最大，電場能最小。 LC回路工作過程具有 對稱性 和 周期性 ，可歸結為： (2)、兩個特殊狀態(tài)： 1、電磁振蕩的特點： 三、電磁振蕩的變化規(guī)律： (1)總能量守恒電場能磁場能恒量 電場能 磁場能 放電 充電 2、電磁振蕩的變化規(guī)律： (2)電場能與磁場能交替轉化 電容器電壓 電容器帶電量 電路中電流 同 步 變 化 同 步 變 化 步調相反 (3)變化規(guī)律的圖象描述： 磁場能 t o t 電場能 o i t
5、 o q t o t u o 演示一 演示二 3、電磁振蕩 ： 在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的過程 中，電容器極板上的電荷、通過線圈 的電流，以及跟電荷和電流相聯(lián)系的 電場和磁場都發(fā)生周期性的變化，這 種現(xiàn)象叫電磁振蕩。 電磁振蕩 簡諧運動 過程 特點 對應 的物 理量 規(guī)律 能量 轉化 本質 區(qū)別 充電： 加在電容器兩端的電壓 產(chǎn)生充電電流；線圈的電感阻礙充電 電流的突變 。 放電： 線圈的電感維持放電電 流不變；電容器兩端電壓阻礙放電電 流 。 加速： 回復力使振子運動狀態(tài) 變化 ， 慣性維持振子運動狀態(tài)不變 。 減速： 慣性維持振子運動狀態(tài) 不變 ， 回復力使振子運動狀態(tài)改變 。 電容 C 電
6、感 L（ 相當于慣性 ） 電荷 q 電流 i 電場能 E電場能 磁場能 E磁場能 彈簧勁度系數(shù) k（ 或單擺擺長 L） 振子質量 m（ 慣性 ） 位移 x 速度 V 勢能 Ep 動能 Ek 兩極間電勢差隨時間作正弦規(guī)律變化 振動的位移隨時間作正弦規(guī)律變化 電場能與磁場能相互轉化 ， 總能量守恒 動能與勢能相互轉化 ， 總能量守恒 振蕩電路中自由電子的電磁運動 振子的機械運動 4、電磁振蕩與簡諧運動的類比 返回 1、無阻尼振蕩 振蕩電流的振幅保持 不變，即作等幅振蕩。 2、阻尼振蕩 振蕩電流的振幅逐漸 變小，即作減幅振蕩。 四、阻尼振蕩和無阻尼振蕩： i t o i t o 返回 例題 1： 如
7、圖所示的 LC振蕩電路正處在振蕩過 程中 ， 某時刻 L中的磁場和 C中的電場如圖所示 ， 可知 ( ) A、 電容器中的電場強度正在增大 B、 線圈中磁感強度正在增大 C、 該時刻電容器帶電量最多 D、 該時刻振蕩電流達最大值 答案： A C L 課堂練習： 1、 LC振蕩電路中某時的狀態(tài)如 圖，試作出 q t 和 i t 圖線。 + + - - - - q t q t i t i t 作 q t圖象時 要弄清是畫哪個 極板；作 i t圖 象時要先規(guī)定電 流的正方向。 2、 在 LC振蕩電路中，在電容器充電完畢未開 始放電時，正確的說法是： A、電場能正向磁場能轉化 B、磁場能正向電場能轉化 C、電路里的電場最強 D、電路里的磁場最強 、電路里的電場最強 返回 LC振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的 物理原因 是 電容器的充放電作用和線圈的自感 作用； LC振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的 物理實質 是 電場能和磁場能的周期性轉換。 總結： 在解決振蕩電路問題時， 電場能與磁場能的交 替轉化是解決問題的線索和關鍵 ；與電場能和磁場 能相關的各量的變化規(guī)律是解決問題的依據(jù)； q t 和 I t 圖線及其相互轉化是解決問題的直觀手段 。 作業(yè)： 略
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