上課用 電磁振蕩 (1)

1、 + + + +CLSE知識(shí)回顧知識(shí)回顧麥克斯韋麥克斯韋電磁理論：電磁理論：1.變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)2.變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)在周圍均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)在周圍均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)不均勻變化的電場(chǎng)在周不均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)不均勻變化的磁場(chǎng)在周不均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)振蕩

2、磁場(chǎng)振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)振蕩電場(chǎng)變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)都是相互聯(lián)系著的變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)都是相互聯(lián)系著的, ,形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體, ,這就是這就是電磁場(chǎng)電磁場(chǎng). .4.4.電磁場(chǎng)電磁場(chǎng)電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)進(jìn)行傳播形成電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)進(jìn)行傳播形成電磁波電磁波. .持續(xù)的持續(xù)的電磁波電磁波高頻變化高頻變化的電磁場(chǎng)的電磁場(chǎng)高頻變化高頻變化的電流的電流怎樣獲得高怎樣獲得高頻變化的電頻變化的電流呢？流呢？LC振蕩振蕩電路電路電磁振蕩實(shí)驗(yàn)電磁振蕩實(shí)驗(yàn)1 1、振蕩電流：、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大小和方向都做周期性變化的電流叫

3、做振蕩電流能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路2 2、振蕩電路：、振蕩電路：3 3、理想的、理想的LCLC振蕩電路：振蕩電路： (2) (2)理想的理想的LCLC振蕩電路振蕩電路: :只考慮電感、電容的作用，而忽只考慮電感、電容的作用，而忽略能量損耗略能量損耗 (1)LC(1)LC回路：由線圈回路：由線圈L L和電容和電容C C組成的最簡(jiǎn)單振蕩電路。組成的最簡(jiǎn)單振蕩電路。(1)(1)與電場(chǎng)能有關(guān)的因素：與電場(chǎng)能有關(guān)的因素：電場(chǎng)能電場(chǎng)能( (電場(chǎng)線密度電場(chǎng)線密度) )電容器帶電量電容器帶電量q q電容器極板間電壓電容器極板間電壓u u1 1、與電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能有關(guān)的

4、因素、與電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能有關(guān)的因素：電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度E ECLSE+ + + + (2)(2)與磁場(chǎng)能有關(guān)的因素：與磁場(chǎng)能有關(guān)的因素：磁場(chǎng)能磁場(chǎng)能( (磁感線密度磁感線密度) )磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度B B線圈中電流線圈中電流 i iCLSE+ + + + C+ + + +- - - -Rq u i 2 2、電磁振蕩的產(chǎn)生過(guò)程、電磁振蕩的產(chǎn)生過(guò)程：電容器電容器具有充放電 作 用線圈具有自感作用L+ + + + CUCULLUCUL L L一一個(gè)個(gè)周周期期性性變變化化放電放電充電充電充電充電放電放電+ +- - - -+ +- - - -q=Qm i=0q=Qm i=0q=0 i=Imq=0 i=Im電

5、磁振蕩電磁振蕩最大最大(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CLECLE aBAbCLE abCLE aBAbCLE abA +B -A-B+A+B-ba(1)(1)、兩個(gè)物理過(guò)程：、兩個(gè)物理過(guò)程：放電過(guò)程放電過(guò)程: : 電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，q iq i充電過(guò)程：充電過(guò)程： 磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，q iq i充電完畢狀態(tài)：充電完畢狀態(tài)：磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，電場(chǎng)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。能最大，磁場(chǎng)能最小。放電完畢

6、狀態(tài)：放電完畢狀態(tài)：電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，磁場(chǎng)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。能最大，電場(chǎng)能最小。LCLC回路工作過(guò)程具有回路工作過(guò)程具有對(duì)稱性對(duì)稱性和和周期性周期性，可歸結(jié)為：，可歸結(jié)為：(2)(2)、兩個(gè)特殊狀態(tài)：、兩個(gè)特殊狀態(tài)：1 1、電磁振蕩的特點(diǎn)：、電磁振蕩的特點(diǎn)：放電放電充電充電2 2、電磁振蕩的變化規(guī)律：、電磁振蕩的變化規(guī)律：同步變化同步變化同步變化同步變化步調(diào)相反步調(diào)相反電場(chǎng)能電場(chǎng)能tot磁場(chǎng)能磁場(chǎng)能oqtoitouCLECLSE aBAbCLE abCLE aBAbCLE abA +B -A-B+A+B-bato電場(chǎng)能磁場(chǎng)能電場(chǎng)能磁場(chǎng)能電場(chǎng)能 振蕩電流的振幅

7、保持振蕩電流的振幅保持不變，即作等幅振蕩。不變，即作等幅振蕩。 振蕩電流的振幅逐漸振蕩電流的振幅逐漸變小，即作減幅振蕩。變小，即作減幅振蕩。itoito1 1、電磁振蕩的周期電磁振蕩的周期( T )( T )：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時(shí)間。電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時(shí)間。LCT22 2、電磁振蕩的頻率電磁振蕩的頻率( f )( f )：電磁振蕩在電磁振蕩在1s1s時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。LCf21 例題：例題：如圖所示的如圖所示的LCLC振蕩電路正處在振蕩過(guò)振蕩電路正處在振蕩過(guò)程中，某時(shí)刻程中，某時(shí)刻L L中的磁場(chǎng)和中的磁場(chǎng)和C C中的電場(chǎng)如圖所中

8、的電場(chǎng)如圖所示，可知示，可知( )( )A A、電容器中的電場(chǎng)強(qiáng)度正在增大電容器中的電場(chǎng)強(qiáng)度正在增大B B、線圈中磁感強(qiáng)度正在增大、線圈中磁感強(qiáng)度正在增大C C、此時(shí)電容器帶電量最多、此時(shí)電容器帶電量最多D D、此時(shí)振蕩電流達(dá)最大值、此時(shí)振蕩電流達(dá)最大值 答案：答案：A A CL課堂練習(xí)：課堂練習(xí)： 1 1、LCLC振蕩電路中某時(shí)的狀態(tài)如振蕩電路中某時(shí)的狀態(tài)如圖，試作出圖，試作出 qt qt 和和it it 圖線。圖線。 + + +- - -qtqtitit電場(chǎng)能磁場(chǎng)能電場(chǎng)能磁場(chǎng)能電場(chǎng)能CLSED. 磁場(chǎng)能正在向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化磁場(chǎng)能正在向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化 1. 某時(shí)刻某時(shí)刻LC回路的狀態(tài)如圖所示回路的狀

9、態(tài)如圖所示, 則此時(shí)刻則此時(shí)刻 ( )A. 振蕩電流振蕩電流i 正在減小正在減小B. 振蕩電流振蕩電流i 正在增大正在增大C. 電場(chǎng)能正在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化電場(chǎng)能正在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化 CL隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)D. 磁場(chǎng)能正在向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化磁場(chǎng)能正在向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化 1. 某時(shí)刻某時(shí)刻LC回路的狀態(tài)如圖所示回路的狀態(tài)如圖所示, 則此時(shí)刻則此時(shí)刻 ( )A. 振蕩電流振蕩電流i 正在減小正在減小B. 振蕩電流振蕩電流i 正在增大正在增大C. 電場(chǎng)能正在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化電場(chǎng)能正在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化 CL由電流方向由電流方向和電容器上和電容器上電量可判斷電量可判斷電路中正在電路中正在充電充電. .隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)D. 磁場(chǎng)能正在向

10、電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化磁場(chǎng)能正在向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化 1. 某時(shí)刻某時(shí)刻LC回路的狀態(tài)如圖所示回路的狀態(tài)如圖所示, 則此時(shí)刻則此時(shí)刻 ( )A. 振蕩電流振蕩電流i 正在減小正在減小B. 振蕩電流振蕩電流i 正在增大正在增大C. 電場(chǎng)能正在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化電場(chǎng)能正在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化 CL由電流方向由電流方向和電容器上和電容器上電量可判斷電量可判斷電路中正在電路中正在充電充電. .AD隨堂練習(xí)隨堂練習(xí) 2. LC回路中電容回路中電容器兩端的電壓隨時(shí)間器兩端的電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示變化的關(guān)系如圖所示, 則則: ( )A. 在時(shí)刻在時(shí)刻t1, 電路中的電流最大電路中的電流最大B. 在時(shí)刻在時(shí)刻t2, 電路中的磁場(chǎng)能最大電

11、路中的磁場(chǎng)能最大C. 在時(shí)刻在時(shí)刻t2至至t3, 電路中電場(chǎng)能不斷增大電路中電場(chǎng)能不斷增大D. 在時(shí)刻在時(shí)刻t3至至t4, 電容的帶電量不斷增大電容的帶電量不斷增大UOt1t2t3t4t 2. LC回路中電容回路中電容器兩端的電壓隨時(shí)間器兩端的電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示變化的關(guān)系如圖所示, 則則: ( )A. 在時(shí)刻在時(shí)刻t1, 電路中的電流最大電路中的電流最大B. 在時(shí)刻在時(shí)刻t2, 電路中的磁場(chǎng)能最大電路中的磁場(chǎng)能最大C. 在時(shí)刻在時(shí)刻t2至至t3, 電路中電場(chǎng)能不斷增大電路中電場(chǎng)能不斷增大D. 在時(shí)刻在時(shí)刻t3至至t4, 電容的帶電量不斷增大電容的帶電量不斷增大UOt1t2t3t4tB

12、C 3. 如圖所示的如圖所示的LC 振蕩振蕩電路正處在振蕩過(guò)程中電路正處在振蕩過(guò)程中, 某某時(shí)刻時(shí)刻L中的磁場(chǎng)和中的磁場(chǎng)和C中的電中的電場(chǎng)如圖所示場(chǎng)如圖所示, 可知可知 ( )A. 電容器中的電場(chǎng)強(qiáng)度正在增大電容器中的電場(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)最大值該時(shí)刻振蕩電流達(dá)最大值CL 3. 如圖所示的如圖所示的LC 振蕩振蕩電路正處在振蕩過(guò)程中電路正處在振蕩過(guò)程中, 某某時(shí)刻時(shí)刻L中的磁場(chǎng)和中的磁場(chǎng)和C中的電中的電場(chǎng)如圖所示場(chǎng)如圖所示, 可知可知 ( )A. 電容器中的電場(chǎng)強(qiáng)度正在增大電容器

13、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)最大值該時(shí)刻振蕩電流達(dá)最大值CLA答案答案: :0.050.05亨亨 4.4.在一個(gè)在一個(gè)LCLC振蕩電路中，電流振蕩電路中，電流i i隨時(shí)間隨時(shí)間而變化的規(guī)率為而變化的規(guī)率為i=0.01sin1000t(A)i=0.01sin1000t(A)，已，已知電容器的電容量為知電容器的電容量為20F20F，求電感線圈，求電感線圈的感量是多大？的感量是多大？ 5.5.某某LCLC振蕩電路由一個(gè)電感量為振蕩電路由一個(gè)電感量為L(zhǎng)=25mHL=25mH和一個(gè)半可調(diào)電容器和一個(gè)半可調(diào)電容器C C組成組成, ,電容器的可調(diào)電容器的可調(diào)范圍為范圍為40401000pF.1000pF.試問(wèn)此電路振蕩過(guò)程試問(wèn)此電路振蕩過(guò)程中中, ,在空中輻射的電磁波波長(zhǎng)范圍是多大在空中輻射的電磁波波長(zhǎng)范圍是多大? ?111831222 3.14 3 1025 1040 101884v TvLCmm 222831222 3.14 3 1025 101000 109420v Tv LCmm答：所輻射