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电磁场和电磁波教学课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望规律规律种类种类应用应用 概念概念总结总结产生产生 引入引入第一节第一节 电磁振荡电磁振荡1.1.电磁波电磁波与现代科技和人类生活的密切关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。我们来说越来越重要。2.2.电磁波到底是什么？为什么它具有那么电磁波到底是什么？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？怎样利用它性质？是否具有波的共同特性？怎样利用它来传递各种信号？来传递各种信号？研究电磁波应从电磁振荡开始。研究电磁波应从电磁振荡开始。返回返回是什么是什么怎样产生怎样产生特性特性怎样利用怎样利用为什么为什么性质性质1、振荡电流：、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能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路2、振荡电路：、振荡电路：一、振荡电流与振荡电路：一、振荡电流与振荡电路：3、理想的、理想的LC振荡电路：振荡电路：(2)理想的理想的LC振荡电路振荡电路:只考虑电感、电容的作用，而只考虑电感、电容的作用，而忽略能量损耗忽略能量损耗(1)LC回路：由线圈回路：由线圈L和电容和电容C组成的最简单振荡电路。组成的最简单振荡电路。返回返回 演示演示CLSE二、电磁振荡的产生：二、电磁振荡的产生：(1)与与电场能有关的因素：能有关的因素：电场能电场能电场线密度密度电容器带电量电容器带电量q q电容器极板间电压电容器极板间电压u u1、与电场能和磁场能有关的因素、与电场能和磁场能有关的因素：电场强度度E+(2)与磁场能有关的因素：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iC+Rq u i 2、电磁振荡的产生过程、电磁振荡的产生过程：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一一个个周周期期性性变变化化放电放电充充电电充充电电放电放电+-+-q=Qmi=0q=Qmi=0q=0i=Imq=0i=Im时时时时 间间间间 t tt=0t=0t=T/4t=T/4t=T/2t=T/2t=3T/4t=3T/4t=Tt=T电容器电容器电容器电容器带电量带电量带电量带电量电路中电路中电路中电路中电电电电 流流流流电场能电场能电场能电场能磁场能磁场能磁场能磁场能最大最大(A、B)零零最大最大零零零零最大最大(ab)零零最大最大最大最大(A、B)零零最大最大零零零零最大最大(ba)零零最大最大最大最大(A、B)零零最大最大零零返回返回CLSEaB+Abt t0 0时时时时CLSEaBAbt tT/4T/4时时时时CLSEa+BAbt tT/2T/2时时时时CLSEaBAbt t3T/43T/4时时时时CLSEaB+Abt tT T时时时时(1)、两个物理过程：、两个物理过程：放电过程；放电过程；电场能转化为磁场能，电场能转化为磁场能，q i充电过程：充电过程：磁场能转化为电场能，磁场能转化为电场能，q i充电完毕状态：充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小。能最大，磁场能最小。放电完毕状态：放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场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回路工作过程具有回路工作过程具有对称性对称性和和周期性周期性，可归结为：，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：三、电磁振荡的变化规律：三、电磁振荡的变化规律：(1)总能量守恒电场能磁场能恒量总能量守恒电场能磁场能恒量电场能磁场能放电放电充电充电2 2、电磁振荡的变化规律：、电磁振荡的变化规律：(2)电场能与磁场能交替转化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同步步变变化化同同步步变变化化步调相反步调相反(3)变化规律的图象描述：变化规律的图象描述：磁场能tot电场能oitoqtotuo 演示一演示一 演示二演示二3、电磁振荡、电磁振荡：在振荡电路产生振荡电流的过程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，这电场和磁场都发生周期性的变化，这种现象叫电磁振荡。种现象叫电磁振荡。电磁振荡电磁振荡电磁振荡电磁振荡简谐运动简谐运动简谐运动简谐运动过程过程过程过程特点特点特点特点对应对应对应对应的物的物的物的物理量理量理量理量规律规律规律规律能量能量能量能量转化转化转化转化本质本质本质本质区别区别区别区别 充充电电：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。放放电电：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。加加速速：回复力使振子运动状态变化，惯性维持振子运动状态不变。减减速速：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 4、电磁振荡与简谐运动的类比、电磁振荡与简谐运动的类比、电磁振荡与简谐运动的类比、电磁振荡与简谐运动的类比返回返回1、无阻尼振荡、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、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：四、阻尼振荡和无阻尼振荡：itoito返回返回 例题例题1：如图所示的如图所示的LC振荡电路正处在振荡过振荡电路正处在振荡过程中，某时刻程中，某时刻L中的磁场和中的磁场和C中的电场如图所示，中的电场如图所示，可知可知()A、电容器中的电场强度正在增大、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、线圈中磁感强度正在增大C、该时刻电容器带电量最多、该时刻电容器带电量最多D、该时刻振荡电流达最大值、该时刻振荡电流达最大值 答案：答案：A CL课堂练习：课堂练习：1、LC振荡电路中某时的状态如振荡电路中某时的状态如图，试作出图，试作出 qt 和和it 图线。图线。+-qtqtitit作作作作q qt t图象时图象时图象时图象时要弄清是画哪个要弄清是画哪个要弄清是画哪个要弄清是画哪个极板；作极板；作极板；作极板；作 i i t t图图图图象时要先规定电象时要先规定电象时要先规定电象时要先规定电流的正方向。流的正方向。流的正方向。流的正方向。2、在在LC振荡电路中，在电容器充电完毕未开振荡电路中，在电容器充电完毕未开始放电时，正确的说法是：始放电时，正确的说法是：A、电场能正向磁场能转化、电场能正向磁场能转化 B、磁场能正向电场能转化、磁场能正向电场能转化 C、电路里的电场最强、电路里的电场最强 D、电路里的磁场最强、电路里的磁场最强C、电路里的电场最强、电路里的电场最强返回返回 LC振荡电路产生振荡电流的振荡电路产生振荡电流的物理原因物理原因是是电容器的充放电作用和线圈的自感电容器的充放电作用和线圈的自感 作用；作用；LC振荡电路产生振荡电流的振荡电路产生振荡电流的物理实质物理实质是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。总结：总结：在解决振荡电路问题时，在解决振荡电路问题时，在解决振荡电路问题时，在解决振荡电路问题时，电场能与磁场能的交电场能与磁场能的交电场能与磁场能的交电场能与磁场能的交替转化是解决问题的线索和关键；与电场能和磁场替转化是解决问题的线索和关键；与电场能和磁场替转化是解决问题的线索和关键；与电场能和磁场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；能相关的各量的变化规律是解决问题的依据；能相关的各量的变化规律是解决问题的依据；能相关的各量的变化规律是解决问题的依据；qt qt 和和和和I It t 图线及其相互转化是解决问题的直观手段。图线及其相互转化是解决问题的直观手段。图线及其相互转化是解决问题的直观手段。图线及其相互转化是解决问题的直观手段。作业：作业：略略