《電磁場(chǎng)和電磁波》PPT課件

電磁場(chǎng)和電磁波 物理組：高廣源 規(guī)律 種類(lèi) 應(yīng)用 概念 總結(jié) 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(lèi)生活的密切關(guān) 系。在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，電磁波對(duì) 我們來(lái)說(shuō)越來(lái)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(zhì)？是否具有波的共同特性？怎樣利用它 來(lái)傳遞各種信號(hào)？ 研究電磁波應(yīng)從電磁振蕩開(kāi)始。 返回 是什么 怎樣產(chǎn)生 特性 怎樣利用 為什么 性質(zhì) 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 LC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(jiǎn)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(chǎng)能有關(guān)的因素： 電場(chǎng)能 電場(chǎng)線密度 電容器帶電量 q 電容器極板間電壓 u 1、與電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能有關(guān)的因素 ： 電場(chǎng)強(qiáng)度 E + + + + (2)與磁場(chǎng)能有關(guān)的因素： 磁場(chǎng)能 磁感線密度 磁感強(qiáng)度 B 線圈中電流 i C + + + + R q u i 2、電磁振蕩的產(chǎn)生過(guò)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(gè) 周 期 性 變 化 放電 充 電 充電 放電 + + - - - - + + - - - - q=Qm i=0 q=Qm i=0 q=0 i=Im q=0 i=Im 時(shí) 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(chǎng)能 磁場(chǎng)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(shí) B A t T/4時(shí) + + + B T/2時(shí) C A t 3T/4時(shí) T時(shí) (1)、兩個(gè)物理過(guò)程： 放電過(guò)程； 電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能， q i 充電過(guò)程： 磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能， q i 充電完畢狀態(tài)： 磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，電場(chǎng) 能最大，磁場(chǎng)能最小。 放電完畢狀態(tài)： 電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，磁場(chǎng) 能最大，電場(chǎng)能最小。 LC回路工作過(guò)程具有 對(duì)稱性 和 周期性 ，可歸結(jié)為： (2)、兩個(gè)特殊狀態(tài)： 1、電磁振蕩的特點(diǎn)： 三、電磁振蕩的變化規(guī)律： (1)總能量守恒電場(chǎng)能磁場(chǎng)能恒量 電場(chǎng)能 磁場(chǎng)能 放電 充電 2、電磁振蕩的變化規(guī)律： (2)電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能交替轉(zhuǎn)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(diào)相反 (3)變化規(guī)律的圖象描述： 磁場(chǎng)能 t o t 電場(chǎng)能 o i t 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(guò)程 中，電容器極板上的電荷、通過(guò)線圈 的電流，以及跟電荷和電流相聯(lián)系的 電場(chǎng)和磁場(chǎng)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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 過(guò)程 特點(diǎn) 對(duì)應(yīng) 的物 理量 規(guī)律 能量 轉(zhuǎn)化 本質(zhì) 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(fù)力使振子運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 變化 ， 慣性維持振子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變 。 減速： 慣性維持振子運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 不變 ， 回復(fù)力使振子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變 。 電容 C 電感 L（ 相當(dāng)于慣性 ） 電荷 q 電流 i 電場(chǎng)能 E電場(chǎng)能 磁場(chǎng)能 E磁場(chǎng)能 彈簧勁度系數(shù) k（ 或單擺擺長(zhǎng) L） 振子質(zhì)量 m（ 慣性 ） 位移 x 速度 V 勢(shì)能 Ep 動(dòng)能 Ek 兩極間電勢(shì)差隨時(shí)間作正弦規(guī)律變化 振動(dòng)的位移隨時(shí)間作正弦規(guī)律變化 電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能相互轉(zhuǎn)化 ， 總能量守恒 動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化 ， 總能量守恒 振蕩電路中自由電子的電磁運(yùn)動(dòng) 振子的機(jī)械運(yùn)動(dòng) 4、電磁振蕩與簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的類(lèi)比 返回 1、無(wú)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(wú)阻尼振蕩： i t o i t o 返回 例題 1： 如圖所示的 LC振蕩電路正處在振蕩過(guò) 程中 ， 某時(shí)刻 L中的磁場(chǎng)和 C中的電場(chǎng)如圖所示 ， 可知 ( ) A、 電容器中的電場(chǎng)強(qiáng)度正在增大 B、 線圈中磁感強(qiáng)度正在增大 C、 該時(shí)刻電容器帶電量最多 D、 該時(shí)刻振蕩電流達(dá)最大值 答案： A C L 課堂練習(xí)： 1、 LC振蕩電路中某時(shí)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(shí) 要弄清是畫(huà)哪個(gè) 極板；作 i t圖 象時(shí)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(kāi) 始放電時(shí)，正確的說(shuō)法是： A、電場(chǎng)能正向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化 B、磁場(chǎng)能正向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化 C、電路里的電場(chǎng)最強(qiáng) D、電路里的磁場(chǎng)最強(qiáng) 、電路里的電場(chǎng)最強(qiáng) 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(shí)質(zhì) 是 電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的周期性轉(zhuǎn)換。 總結(jié)： 在解決振蕩電路問(wèn)題時(shí)， 電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能的交 替轉(zhuǎn)化是解決問(wèn)題的線索和關(guān)鍵 ；與電場(chǎng)能和磁場(chǎng) 能相關(guān)的各量的變化規(guī)律是解決問(wèn)題的依據(jù)； q t 和 I t 圖線及其相互轉(zhuǎn)化是解決問(wèn)題的直觀手段 。 作業(yè)： 略