上课用 电磁振荡 (1)

1、 + + + +CLSE知识回顾知识回顾麦克斯韦麦克斯韦电磁理论：电磁理论：1.变化的磁场产生电场变化的磁场产生电场2.变化的电场产生磁场变化的电场产生磁场恒定的电场不产生磁场恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场空间产生恒定的电场不均匀变化的电场在周不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场围空间产生变化的电场振荡电场产生同频率的振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡

2、磁场振荡磁场产生同频率的振荡磁场产生同频率的振荡电场振荡电场变化的电场和变化的磁场都是相互联系着的变化的电场和变化的磁场都是相互联系着的, ,形成一个不可分割的统一体形成一个不可分割的统一体, ,这就是这就是电磁场电磁场. .4.4.电磁场电磁场电磁场由近及远进行传播形成电磁场由近及远进行传播形成电磁波电磁波. .持续的持续的电磁波电磁波高频变化高频变化的电磁场的电磁场高频变化高频变化的电流的电流怎样获得高怎样获得高频变化的电频变化的电流呢？流呢？LC振荡振荡电路电路电磁振荡实验电磁振荡实验1 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

3、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 2、振荡电路：、振荡电路：3 3、理想的、理想的LCLC振荡电路：振荡电路： (2) (2)理想的理想的LCLC振荡电路振荡电路: :只考虑电感、电容的作用，而忽只考虑电感、电容的作用，而忽略能量损耗略能量损耗 (1)LC(1)LC回路：由线圈回路：由线圈L L和电容和电容C C组成的最简单振荡电路。组成的最简单振荡电路。(1)(1)与电场能有关的因素：与电场能有关的因素：电场能电场能( (电场线密度电场线密度) )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 1、与电场能和磁场能有关的

4、因素、与电场能和磁场能有关的因素：电场强度电场强度E ECLSE+ + + + (2)(2)与磁场能有关的因素：与磁场能有关的因素：磁场能磁场能( (磁感线密度磁感线密度) )磁感强度磁感强度B B线圈中电流线圈中电流 i iCLSE+ + + + C+ + + +- - - -Rq u i 2 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 用线圈具有自感作用L+ + + + CUCULLUCUL L L一一个个周周期期性性变变化化放电放电充电充电充电充电放电放电+ +- - - -+ +- - - -q=Qm i=0q=Qm i=0q=0 i=Imq=0 i=Im电

5、磁振荡电磁振荡最大最大(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)、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，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

6、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。LCLC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)(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：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：同步变化同步变化同步变化同步变化步调相反步调相反电场能电场能tot磁场能磁场能oqtoitouCLECLSE aBAbCLE abCLE aBAbCLE abA +B -A-B+A+B-bato电场能磁场能电场能磁场能电场能 振荡电流的振幅

7、保持振荡电流的振幅保持不变，即作等幅振荡。不变，即作等幅振荡。 振荡电流的振幅逐渐振荡电流的振幅逐渐变小，即作减幅振荡。变小，即作减幅振荡。itoito1 1、电磁振荡的周期电磁振荡的周期( T )( T )：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。LCT22 2、电磁振荡的频率电磁振荡的频率( f )( f )：电磁振荡在电磁振荡在1s1s时间内完成周期性变化的次数。时间内完成周期性变化的次数。LCf21 例题：例题：如图所示的如图所示的LCLC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 L中的磁场和中的磁场和C C中的电场如图所中

8、的电场如图所示，可知示，可知( )( )A 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 B、线圈中磁感强度正在增大、线圈中磁感强度正在增大C C、此时电容器带电量最多、此时电容器带电量最多D D、此时振荡电流达最大值、此时振荡电流达最大值 答案：答案：A A CL课堂练习：课堂练习： 1 1、LCLC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 qt 和和it it 图线。图线。 + + +- - -qtqtitit电场能磁场能电场能磁场能电场能CLSED. 磁场能正在向电场能转化磁场能正在向电场能转化 1. 某时刻某时刻LC回路的状态如图所示回路的状

9、态如图所示, 则此时刻则此时刻 ( )A. 振荡电流振荡电流i 正在减小正在减小B. 振荡电流振荡电流i 正在增大正在增大C. 电场能正在向磁场能转化电场能正在向磁场能转化 CL随堂练习随堂练习D. 磁场能正在向电场能转化磁场能正在向电场能转化 1. 某时刻某时刻LC回路的状态如图所示回路的状态如图所示, 则此时刻则此时刻 ( )A. 振荡电流振荡电流i 正在减小正在减小B. 振荡电流振荡电流i 正在增大正在增大C. 电场能正在向磁场能转化电场能正在向磁场能转化 CL由电流方向由电流方向和电容器上和电容器上电量可判断电量可判断电路中正在电路中正在充电充电. .随堂练习随堂练习D. 磁场能正在向

10、电场能转化磁场能正在向电场能转化 1. 某时刻某时刻LC回路的状态如图所示回路的状态如图所示, 则此时刻则此时刻 ( )A. 振荡电流振荡电流i 正在减小正在减小B. 振荡电流振荡电流i 正在增大正在增大C. 电场能正在向磁场能转化电场能正在向磁场能转化 CL由电流方向由电流方向和电容器上和电容器上电量可判断电量可判断电路中正在电路中正在充电充电. .AD随堂练习随堂练习 2. LC回路中电容回路中电容器两端的电压随时间器两端的电压随时间变化的关系如图所示变化的关系如图所示, 则则: ( )A. 在时刻在时刻t1, 电路中的电流最大电路中的电流最大B. 在时刻在时刻t2, 电路中的磁场能最大电

11、路中的磁场能最大C. 在时刻在时刻t2至至t3, 电路中电场能不断增大电路中电场能不断增大D. 在时刻在时刻t3至至t4, 电容的带电量不断增大电容的带电量不断增大UOt1t2t3t4t 2. LC回路中电容回路中电容器两端的电压随时间器两端的电压随时间变化的关系如图所示变化的关系如图所示, 则则: ( )A. 在时刻在时刻t1, 电路中的电流最大电路中的电流最大B. 在时刻在时刻t2, 电路中的磁场能最大电路中的磁场能最大C. 在时刻在时刻t2至至t3, 电路中电场能不断增大电路中电场能不断增大D. 在时刻在时刻t3至至t4, 电容的带电量不断增大电容的带电量不断增大UOt1t2t3t4tB

12、C 3. 如图所示的如图所示的LC 振荡振荡电路正处在振荡过程中电路正处在振荡过程中, 某某时刻时刻L中的磁场和中的磁场和C中的电中的电场如图所示场如图所示, 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CL 3. 如图所示的如图所示的LC 振荡振荡电路正处在振荡过程中电路正处在振荡过程中, 某某时刻时刻L中的磁场和中的磁场和C中的电中的电场如图所示场如图所示, 可知可知 ( )A. 电容器中的电场强度正在增大电容器

13、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CLA答案答案: :0.050.05亨亨 4.4.在一个在一个LCLC振荡电路中，电流振荡电路中，电流i i随时间随时间而变化的规率为而变化的规率为i=0.01sin1000t(A)i=0.01sin1000t(A)，已，已知电容器的电容量为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？ 5.5.某某LCLC振荡电路由一个电感量为振荡电路由一个电感量为L=25mHL=25mH和一个半可调电容器和一个半可调电容器C C组成组成, ,电容器的可调电容器的可调范围为范围为40401000pF.1000pF.试问此电路振荡过程试问此电路振荡过程中中, ,在空中辐射的电磁波波长范围是多大在空中辐射的电磁波波长范围是多大? ?111831222 3.14 3 1025 1040 101884v TvLCmm 222831222 3.14 3 1025 101000 109420v Tv LCmm答：所辐射