1、讲解人：XXX 时间：2020.5.25 MENTAL HEALTH COUNSELING PPT 第一节 电磁波的发现 第二节 电磁振荡 第14章 电磁波 人 教 版 高 中 物 理 选 修 3 - 4 课堂导入 麦克斯韦是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家。他依 据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的 一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系， 不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象 的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。这一理论自 然科学的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工 业的基础。 韦伯穿过一个又一个欧姆。 把回音带给
2、我“我是你忠 实而又真诚的法拉，充电到 一个伏特，表示对你的爱。 麦克斯韦麦克斯韦 麦克斯韦 （J.C.Maxwell,18311879) 英国物理学家。 课堂导入 【分析】：麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡 旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。 变化的磁场产生电场 【现象】：变化的电场周围小磁针发生摆动 变化的磁场产生电场 【分析】：电荷运动时，周围的小磁针摆动，说明小磁针所在处产生了另一个 磁场，使小磁针发生摆动，这个磁场是由电荷运动在周围空间产生的变化电场 引起的。 变化的电场产生磁场 根据这两个基本论点，麦克斯韦推断：如果在空间某域中有周期
3、性变化的电 场，那么，它就在空间产生周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的周 期性变化的电场。于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地 向周围传播。 B B EE EE 变化的电场产生磁场 电磁场由产生区域向外传播就形成了电磁波 电磁波传播的速度等于光速。光是一种电磁波。 电磁波在空间传播时，在任一位置上（或任一时刻）E、B、v三矢量相互垂 直。电磁波是横波。 电磁波 【现象】：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过了火花。 赫兹的电火花 现象解释 ： 当感应圈两个金属球间有火花跳 过时，立刻产生一个交变电磁场， 形成电磁波在空间传播，经过导线 环时激发出感应电动
4、势，使得导线 环中也产生了火花。 赫兹的电火花 捕捉电磁波 做一做 观察演示实验 用电源给电容C充电，若将开关S拨到a端 将会发生什么现象？它说明了什么？ 电磁振荡的产生 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： 电磁振荡的产生 由自感线圈和电容器组成的振荡电路叫做LC振荡电路它是一种简单的振荡电路 实际应用的LC振荡电路中振荡电流的频率很高 （1）振荡电流是频率很高的交变电流 （2）振荡电流跟正弦交变电流一样，按正弦规律变化 LC振荡电路 1、电磁振荡的产生过程 LC振荡电路 C + + + + R i 电容器 具有充、
5、放电作用 线圈 具有自 感作用 L + + + + C LC振荡电路 一 个 周 期 性 变化 放电 充电 充电 放电 q i q i qi q i + + - - - - + + - - - - q=Qm i=0 q=Qm i=0 q=0 i=Im q=0 i=Im 动画观看 LC振荡电路 2.在LC回路中,流过线圈的i、线圈中的B、电容器极板上的q、极板间的E都呈 正弦或余弦规律变化 LC振荡电路 时 间 tt=0t=T/4t=T/2t=3T/4t=T 电容器带 电量 最大(A 、B) 零 最大(A 、B) 零 最大(A 、B) 电路中电 流 零 最大 (ab) 零 最大(ba) 零 电场
6、能（E ） 最大 零 最大 零 最大 磁场能（B ） 零 最大零最大 零 LC振荡电路 电场能与磁场能交替转化 分析给出：理想的LC振荡电路：总能量守恒电场能磁场能恒量 LC振荡电路 (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： 3、电磁振荡的特点： LC振荡电路 4、电磁振荡的定义： 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
7、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。 机械振动和电磁振荡有本质的不同，但它们具有共同的变化规律 LC振荡电路 电磁振荡简谐运动 过程特点 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：回复力使单摆运动状态变化， 惯性维持单摆运动状态不变。减速： 惯性维持单摆运动状态不变，回复力 使单摆运动状态改变。 对应的物 理量 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 单摆摆长L小球质量m（惯性）位移x 速度v重力势能Ep动能Ek
8、 规律两极间电势差随时间作正弦规律变化摆球的位移随时间作正弦规律变化 能量转化 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 本质区别振荡电路中自由电子的电磁运动振子的机械运动 LC振荡电路 (2)实际的LC振荡电路:能量在电路上有损耗；另外以电磁波的形式辐射出去. (1)LC回路：由线圈L和电容C组成的最简单振荡电路。 (3)等幅振荡：由电源通过晶体管等电子器件周期性的对LC振荡电路补充能量. LC振荡电路 【例题1】：如图所示，LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，且正 在增大，则（ ） A. A板带正电 B. AB两板间的电压在增大 C. 电容器C正在充电
9、D. 电场能正在转化为磁场能 D LC振荡电路 + + + + C L S E LC电路的周期（频率）与哪些因素有关？ 电容较大时，电容器充电、放电的时间长些还是短些？线圈的自感系数较大时，电容器充 电、放电时间长些还是短些？ 根据上面的讨论结果，定性地讲，LC电路的周期（频率）与电容C、电感L的大小有什么关系 ？ 思考与讨论 LC回路的固有周期和固有频率 1周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期，一秒钟 内完成周期变化的次数叫做频率 LC回路的周期和频率： 由回路本身的特性决定这种由振荡回路本身特性所决定的振荡周期（或频 率）叫做振荡电路的固有周期（或固有频率），简称振荡电路的周期（或频 率） 2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 LC回路的固有周期和固有频率 3、LC回路的周期和频率公式 （1）式中各物理量T、L、C、f的单位分别是s、H、F、Hz （2）适当地选择电容器和线圈，可使振荡电路物周期和频率符合我们的需要 LC回路的固有周期和固有频率 做一做 讲解人：XXX 时间：2020.5.25 MENTAL HEALTH COUNSELING PPT 感谢各位的聆听 第14章 电磁波 人 教 版 高 中 物 理 选 修 3 - 4