《电磁场和电磁波》PPT课件

电磁场和电磁波 物理组：高广源 规律 种类 应用 概念 总结 产生 引入 第一节 电磁振荡 1.电磁波 与现代科技和人类生活的密切关 系。在信息技术高速发展的今天，电磁波对 我们来说越来越重要。 2.电磁波到底是什么？为什么它具有那么 大的威力？它又是怎样产生的呢？它有哪些 性质？是否具有波的共同特性？怎样利用它 来传递各种信号？ 研究电磁波应从电磁振荡开始。 返回 是什么 怎样产生 特性 怎样利用 为什么 性质 1、振荡电流： 大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流 能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路 2、振荡电路： 一、振荡电流与振荡电路： 3、理想的 LC振荡电路： (2)理想的 LC振荡电路 :只考虑电感、电容的作用，而 忽略能量损耗 (1)LC回路：由线圈 L和电容 C组成的最简单振荡电路。 返回 演示 C L S E 二、电磁振荡的产生： (1)与电场能有关的因素： 电场能 电场线密度 电容器带电量 q 电容器极板间电压 u 1、与电场能和磁场能有关的因素 ： 电场强度 E + + + + (2)与磁场能有关的因素： 磁场能 磁感线密度 磁感强度 B 线圈中电流 i C + + + + R q u i 2、电磁振荡的产生过程 ： 电容器 具有充放 电 作 用 线圈 具有自 感作用 L + + + + C UC UL L UC UL L 一 个 周 期 性 变 化 放电 充 电 充电 放电 + + - - - - + + - - - - q=Qm i=0 q=Qm i=0 q=0 i=Im q=0 i=Im 时 间 t t=0 t=T/4 t=T/2 t=3T/4 t=T 电容器 带电量 电路中 电 流 电场能 磁场能 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时 B A t T/4时 + + + B T/2时 C A t 3T/4时 T时 (1)、两个物理过程： 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， q i 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。 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。 LC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： 1、电磁振荡的特点： 三、电磁振荡的变化规律： (1)总能量守恒电场能磁场能恒量 电场能 磁场能 放电 充电 2、电磁振荡的变化规律： (2)电场能与磁场能交替转化 电容器电压 电容器带电量 电路中电流 同 步 变 化 同 步 变 化 步调相反 (3)变化规律的图象描述： 磁场能 t o t 电场能 o i t o q t o t u o 演示一 演示二 3、电磁振荡 ： 在振荡电路产生振荡电流的过程 中，电容器极板上的电荷、通过线圈 的电流，以及跟电荷和电流相联系的 电场和磁场都发生周期性的变化，这 种现象叫电磁振荡。 电磁振荡 简谐运动 过程 特点 对应 的物 理量 规律 能量 转化 本质 区别 充电： 加在电容器两端的电压 产生充电电流；线圈的电感阻碍充电 电流的突变 。 放电： 线圈的电感维持放电电 流不变；电容器两端电压阻碍放电电 流 。 加速： 回复力使振子运动状态 变化 ， 惯性维持振子运动状态不变 。 减速： 惯性维持振子运动状态 不变 ， 回复力使振子运动状态改变 。 电容 C 电感 L（ 相当于惯性 ） 电荷 q 电流 i 电场能 E电场能 磁场能 E磁场能 弹簧劲度系数 k（ 或单摆摆长 L） 振子质量 m（ 惯性 ） 位移 x 速度 V 势能 Ep 动能 Ek 两极间电势差随时间作正弦规律变化 振动的位移随时间作正弦规律变化 电场能与磁场能相互转化 ， 总能量守恒 动能与势能相互转化 ， 总能量守恒 振荡电路中自由电子的电磁运动 振子的机械运动 4、电磁振荡与简谐运动的类比 返回 1、无阻尼振荡 振荡电流的振幅保持 不变，即作等幅振荡。 2、阻尼振荡 振荡电流的振幅逐渐 变小，即作减幅振荡。 四、阻尼振荡和无阻尼振荡： i t o i t o 返回 例题 1： 如图所示的 LC振荡电路正处在振荡过 程中 ， 某时刻 L中的磁场和 C中的电场如图所示 ， 可知 ( ) A、 电容器中的电场强度正在增大 B、 线圈中磁感强度正在增大 C、 该时刻电容器带电量最多 D、 该时刻振荡电流达最大值 答案： A C L 课堂练习： 1、 LC振荡电路中某时的状态如 图，试作出 q t 和 i t 图线。 + + - - - - q t q t i t i t 作 q t图象时 要弄清是画哪个 极板；作 i t图 象时要先规定电 流的正方向。 2、 在 LC振荡电路中，在电容器充电完毕未开 始放电时，正确的说法是： A、电场能正向磁场能转化 B、磁场能正向电场能转化 C、电路里的电场最强 D、电路里的磁场最强 、电路里的电场最强 返回 LC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； LC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。 总结： 在解决振荡电路问题时， 电场能与磁场能的交 替转化是解决问题的线索和关键 ；与电场能和磁场 能相关的各量的变化规律是解决问题的依据； q t 和 I t 图线及其相互转化是解决问题的直观手段 。 作业： 略