第一节电磁振荡PPT讲稿.ppt

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1、第一节电磁振荡第1页，共34页，编辑于2022年，星期一 1.1.电磁波电磁波与现代科技和人类生活的密切关系。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。越来越重要。2.2.电磁波到底电磁波到底是什么是什么？为什么为什么它具有那么大的它具有那么大的威力？它又是威力？它又是怎样产生怎样产生的呢？它有哪些的呢？它有哪些性质性质？是？是否具有波的共同否具有波的共同特性特性？怎样利用怎样利用它来传递各种信它来传递各种信号？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第2页，共34页，编辑于2022年，星期一

2、电容器电容器具有充、具有充、放电作用放电作用线圈线圈具有自具有自感作用感作用L +C第3页，共34页，编辑于2022年，星期一+CLSE 一、电磁振荡的产生一、电磁振荡的产生第4页，共34页，编辑于2022年，星期一L +Ci一、电磁振荡的产生一、电磁振荡的产生第5页，共34页，编辑于2022年，星期一1 1、电磁振荡的产生过程、电磁振荡的产生过程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=Qm i=0q=Qm i=0q=0 i=Imq=0 i=Im第6页，共34页，编辑于2022年，星期一1.振荡电流振荡电流:这种电路产生的大小和方向做周期性这种电路产生的大小和方

3、向做周期性变化的电流变化的电流,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.CSLG一、电磁振荡的产生一、电磁振荡的产生第7页，共34页，编辑于2022年，星期一+i0oqtt反向反向放电放电反向反向充电充电正向正向放电放电正向正向充电充电第8页，共34页，编辑于2022年，星期一3 3、LCLC振荡电路：振荡电路：(1)LC(1)LC回路：由线圈回路：由线圈L L和电容和电容C C组成的最简单振组成的最简单振荡电路。荡电路。(2)(2)理想的理想的LCLC振荡电路

4、振荡电路:只考虑电感、电容的作用，只考虑电感、电容的作用，而忽略能量损耗。而忽略能量损耗。说明说明:由由LC回路产生的振荡电流也是回路产生的振荡电流也是一种一种交变电流交变电流,只是它的频率比照明用交变只是它的频率比照明用交变电流的电流的频率高频率高得多得多.4.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.一、电磁振荡的产生一、电磁振荡的产生第9页，共34页，编辑于2022年，星期一第一类：第一类：电容器的电荷电容器的电荷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自自第二类：第二类：线圈的电流线圈的电流i、磁场、磁场B、磁

5、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:第10页，共34页，编辑于2022年，星期一 电电磁振磁振荡荡中中电电流流i、极板、极板间间的的电压电压u、极板上的、极板上的电电量量q、电场电场能和磁能和磁场场能之能之间间的的对应对应关系关系第11页，共34页，编辑于2022年，星期一LC_ _ _+LC_+电源用电器用电器放电：电场能电场能磁场能磁场能磁场能磁场能电场能电场能充电充电：第12页，共34页，编辑于2022年，星期一在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；在

6、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电场能（或磁场能）完成两次周期性变化第13页，共34页，编辑于2022年，星期一(1)(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 iq 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 iq i充电完毕状态充电完毕状态:磁场能向电场能转化完毕磁场能向电场能转化完毕,电场能最电场能最大大,磁场能最小磁场能最小.放电完毕状态放电完毕状态:电场能向磁场能转化完毕电场能向磁场能转化完毕,磁场能磁场能最大最大,电场能最小电场能最小.LCLC回路工作过程具有回路工作过程

7、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)(2)两个特殊状态：两个特殊状态：5 5、电磁振荡的特点：、电磁振荡的特点：第14页，共34页，编辑于2022年，星期一(1)(1)总能量守恒总能量守恒电场能磁场能恒量电场能磁场能恒量电场能电场能磁场能磁场能放电放电充电充电6 6、电磁振荡的变化规律：、电磁振荡的变化规律：(2)(2)电场能与磁场能电场能与磁场能交替转化交替转化板间场强板间场强E 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B B第15页，共34页，编辑于2022年，星期一7 7、电磁振荡：、电磁振荡：

8、在振荡电路产生振荡电流的过程中，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，电场和磁场都发生周期性的变化，这种现象叫电磁振荡。这种现象叫电磁振荡。第16页，共34页，编辑于2022年，星期一8 8、LCLC振荡电路：振荡电路：(1)(1)实际的实际的LCLC振荡电路振荡电路:能量在电路上有损能量在电路上有损耗；另外以电磁波的形式辐射出去耗；另外以电磁波的形式辐射出去.(2)(2)等幅振荡：由电源通过晶体管等电子等幅振荡：由电源通过晶体管等电子器件周期性的对器

9、件周期性的对LCLC振荡电路补充能量振荡电路补充能量.i it to oi it to o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。阻尼振荡:振荡电流的振幅逐渐变小，即作减幅振荡。第17页，共34页，编辑于2022年，星期一例题：例题：LCLC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 q 随时间随时间t t变化的图像如图，由图可知：变化的图像如图，由图可知：A A、在、在t t1 1时刻电路中的磁场能最小时刻电路中的磁场能最小B B、从、从t t1 1到到t t2 2 ，电路中的电流值不断变小，电路中的电流值不断变小C C、从、从t t2 2到到t t3 3，电

10、容器不断充电，电容器不断充电D D、在、在t t4 4时刻电容器的电场能最小时刻电容器的电场能最小qtt t1 1t t2 2t t3 3t t4 4o答案：答案：A C DA C D 第18页，共34页，编辑于2022年，星期一课堂练习：课堂练习：在在LCLC振荡电路中，在电容器充振荡电路中，在电容器充电完毕未开始放电时，正确的说法是：电完毕未开始放电时，正确的说法是：A A、电场能正向磁场能转化、电场能正向磁场能转化 B B、磁场能正向电场能转化、磁场能正向电场能转化 C C、电路里的电场最强、电路里的电场最强 D D、电路里的磁场最强、电路里的磁场最强(C)第19页，共34页，编辑于20

11、22年，星期一课堂练习：课堂练习：如图所示为振荡电路在某一时刻如图所示为振荡电路在某一时刻的电容器情况和电感线圈中的磁感线方向情的电容器情况和电感线圈中的磁感线方向情况，由图可知，以下说法正确得是况，由图可知，以下说法正确得是 CL+(A C)A、电容器正在充电、电容器正在充电B、电感线圈的电流正在增大、电感线圈的电流正在增大C、电感线圈中的磁场能正在、电感线圈中的磁场能正在 转变为电容器的电场能转变为电容器的电场能 D、自感电动势正在阻碍电流、自感电动势正在阻碍电流 增加增加第20页，共34页，编辑于2022年，星期一课堂练习：课堂练习：如图所示，如图所示，LC电路中电流电路中电流随时间变化

12、的曲线做出的判断正确的是随时间变化的曲线做出的判断正确的是A、在、在 时刻电容器两端电压最小时刻电容器两端电压最小B、在、在 时刻电容器带的电量为零时刻电容器带的电量为零C、在、在 时刻电路中只有电场能时刻电路中只有电场能D、在、在 时刻电路中只有磁场能时刻电路中只有磁场能t1 1t1 1t2 2t2 2I I0 0t tt t1 1t t2 2答：ABC第21页，共34页，编辑于2022年，星期一电磁振荡的周期和频率第22页，共34页，编辑于2022年，星期一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，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

13、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的呢呢？本本节节我们将研究这个问题我们将研究这个问题第23页，共34页，编辑于2022年，星期一一、电磁振荡的周期和频率一、电磁振荡的周期和频率 1 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数叫做频率次数叫做频率 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

14、身身特特性性所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（或或固固有有频率），简称振荡电路的周期（或频率）频率），简称振荡电路的周期（或频率）2 2在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；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电场能（或磁场能）完成两次周期性变化第24页，共34页，编辑于2022年，星期一大量实验表明：大量实验表明：（1 1）电电容容增增大大时时，周周期期变变长长（频频率率变变低）；低）；（2 2）电电感感增增大大时时，周周期期变变长长（频频率率变变低）；低）；（3 3）电电压压升升高高时时，周周

15、期期不不变变（频频率率不不变）变）结结果果表表明明，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有有关关，跟跟电电容容器器的的带电多少和回路电流大小无关带电多少和回路电流大小无关第25页，共34页，编辑于2022年，星期一定性解释定性解释：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，因因此此周周期期越越长长，频率越低频率越低第26页，

16、共34页，编辑于2022年，星期一LC回路的周期和频率公式回路的周期和频率公式 式式中中各各物物理理量量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第27页，共34页，编辑于2022年，星期一答案答案:B:B课课堂堂练练习习：在在LCLC振振荡荡电电路路中中,电电容容器器上上的的带带电量从最大值变化到零所需的最短时间是电量从最大值变化到零所需的最短时间是第28页，共34页，编辑于2022年，星期一答案答案:0.050.05亨亨课堂练习：课堂练习：在一个在一个LCLC振荡电路中，电流振荡电路中，电流i i随随时间而变化的规率为时间而变化的规率为i=0.0

17、1sin1000t(A)i=0.01sin1000t(A)，已知电容器的电容量为已知电容器的电容量为20F20F，求电感线圈，求电感线圈的感量是多大？的感量是多大？第29页，共34页，编辑于2022年，星期一课课堂堂练练习习：已已知知LC振振荡荡电电路路中中电电容容器器极极板板1上上的的电电量随时间变化的曲线如图所示，则（量随时间变化的曲线如图所示，则（）A.a、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.a、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.b、d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D.b、d两时刻电路中电流最大，

18、方向相反两时刻电路中电流最大，方向相反第30页，共34页，编辑于2022年，星期一课课堂堂练练习习：当当LC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，下下列叙述中正确的是（列叙述中正确的是（）。）。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.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.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.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第31页，共34页，编辑于2022年，星期一课课堂堂练练习习：下下图图为为LC振振荡荡电电路路中中电电容容器器板板上上的的电电量量q随时间随时间t

19、变化的图线，由图可知（变化的图线，由图可知（）。）。A.在在t1时刻，电路中的磁场最小时刻，电路中的磁场最小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第32页，共34页，编辑于2022年，星期一课课堂堂练练习习：在在LC振振荡荡电电路路中中,某某时时刻刻的的磁磁场场方方向向如如图图所所示示.A.若磁场正在减弱若磁场正在减弱,则电容器的则电容器的A板带负电板带负电.B.若电容器正在放电若电容器正在放电,则电容器则电容器A板带负电板带负电.C.若电路中电流正在增大若电路中电流正在增大,则电容器则电容器A板电量正在减少板电量正在减少.D.若电容器正在放电若电容器正在放电,则自感电动势正在阻碍电流减小则自感电动势正在阻碍电流减小.第33页，共34页，编辑于2022年，星期一 LC 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电容器的充放电作用和线圈的自感作用是电容器的充放电作用和线圈的自感作用.LC 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电场能和磁场能的周期性转换是电场能和磁场能的周期性转换.小小 结结第34页，共34页，编辑于2022年，星期一