电磁磁场和和电磁波磁波物理物理物理物理组组：高广源：高广源：高广源：高广源规律律种种类运用运用 概念概念总结产生生 引入引入第一第一节 电磁振磁振荡1.1.电电磁波与磁波与现现代科技和人代科技和人类类生活的生活的亲亲密关系。在密关系。在信息技信息技术术高速开展的今天，高速开展的今天，电电磁波磁波对对我我们们来来说说越来越来越重要。越重要。 2. 2.电磁波究竟是什么？磁波究竟是什么？为什么它具有什么它具有那么大的威力？它又是怎那么大的威力？它又是怎样产生的呢？它有生的呢？它有哪些性哪些性质？能否具有波的共同特性？怎？能否具有波的共同特性？怎样利利用它来用它来传送各种信号？送各种信号？研讨电磁波应从电磁振荡开场。研讨电磁波应从电磁振荡开场。前往前往是什么是什么怎怎样产生生特性特性怎怎样利用利用为什么什么性性质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可以产生振荡电流的电路叫做振荡电路可以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、振一、振荡电流与振流与振荡电路：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:只思索电感、电容的作用，而只思索电感、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L和电容C组成的最简单振荡电路。前往前往 演示演示CLSE二、二、电磁振磁振荡的的产生：生：(1)与与电场能有关的要素：能有关的要素：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要素：、与电场能和磁场能有关的要素：电场强度度E+(2)与磁场能有关的要素：与磁场能有关的要素：磁场能磁感线密度磁感强度B线圈中电流iC+Rqui2、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具有充放电电 作作 用用线圈线圈具有自具有自感作用感作用L+CUCULLUCULL一一个个周周期期性性变变化化放电放电充充电充充电放电放电+-+-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)零零最大零零零零最大(ab)零零最大最大(A、B)零零最大零零零零最大(ba)零零最大最大(A、B)零零最大零零前往前往CLSEaB+Abt t0 0时时CLSEaBAbt tT/4T/4时时CLSEa+BAbt tT/2T/2时时CLSEaBAbt t3T/43T/4时时CLSEaB+Abt tT T时时(1)、两个物理过程：、两个物理过程：放放电过程；程；电场能能转化化为磁磁场能，能，q i充充电过程：磁程：磁场能能转化化为电场能，能，q i充电终了形状：磁场能向电场能转化终了，电场充电终了形状：磁场能向电场能转化终了，电场能最大，磁场能最小。能最大，磁场能最小。放电终了形状：电场能向磁场能转化终了，磁场放电终了形状：电场能向磁场能转化终了，磁场能最大，电场能最小。能最大，电场能最小。LC回路任务过程具有对称性和周期性，可归结为：回路任务过程具有对称性和周期性，可归结为：(2)、两个特殊形状：、两个特殊形状：1 1、电磁振荡的特点：、电磁振荡的特点：三、三、电磁振磁振荡的的变化化规律：律：(1)总能量守恒能量守恒电场能磁能磁场能恒量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)电场能与磁能与磁场能交替能交替转化化电容器电压电容器带电量电路中电流同同步步变化化同同步步变化化步伐相反步伐相反(3)变化化规律的律的图象描画：象描画：磁场能tot电场能oitoqtotuo 演示一演示一 演示二演示二3、电磁振磁振荡：在振荡电路产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷、经过线圈的电流，以及跟电荷和电流相联络的电场和磁场都发生周期性的变化，这种景象叫电磁振荡。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：加加在在电电容容器器两两端端的的电电压压产产生生充充电电电电流流；线线圈圈的的电电感感妨妨碍碍充充电电电电流的突流的突变变。 放放电电：线线圈圈的的电电感感维维持持放放电电电电流流不不变变；电电容容器器两两端端电电压压妨妨碍碍放放电电电电流。流。加速：回复力使振子运动形状变化，惯性维持振子运动形状不变。减速：惯性维持振子运动形状不变，回复力使振子运动形状改动。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在电子的电磁运动振子的机械运动4 4、电电磁振磁振磁振磁振荡荡与与与与简谐简谐运运运运动动的的的的类类比比比比前往前往1、无阻尼振、无阻尼振荡振荡电流的振幅坚持不变，即作等幅振荡。2、阻尼振、阻尼振荡振荡电流的振幅逐渐变小，即作减幅振荡。四、阻尼振四、阻尼振荡和无阻尼振和无阻尼振荡：itoito前往前往 例题例题1：如下图的：如下图的LC振荡电路正处在振荡过振荡电路正处在振荡过程中，某时辰程中，某时辰L中的磁场和中的磁场和C中的电场如下图，中的电场如下图，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、该时辰电容器带电量最多、该时辰电容器带电量最多D、该时辰振荡电流达最大值、该时辰振荡电流达最大值 答案：答案：A CL课堂堂练习： 1、 LC振振荡电路中某路中某时的的形状如形状如图，试作出作出 qt 和和it 图线。 +-qtqtitit作作作作q qt t图图象象象象时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图图象象象象时时要先要先要先要先规规定定定定电电流的正方向。流的正方向。流的正方向。流的正方向。 2、在、在LC振荡电路中，在电容器充电振荡电路中，在电容器充电终了未开终了未开始放电时，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、电路里的电场最强前往前往 LC振振荡电路路产生振生振荡电流的物理流的物理缘由是由是电容器的充放容器的充放电作用和作用和线圈的自感圈的自感 作用；作用； LC振振荡电路路产生振生振荡电流的物理本流的物理本质是是电场能和磁能和磁场能的周期性能的周期性转换。总结： 在在在在处处理振理振理振理振荡电荡电路路路路问题时问题时，电场电场能与磁能与磁能与磁能与磁场场能的交能的交能的交能的交替替替替转转化是化是化是化是处处理理理理问题问题的的的的线线索和关索和关索和关索和关键键；与；与；与；与电场电场能和磁能和磁能和磁能和磁场场能相关的各量的能相关的各量的能相关的各量的能相关的各量的变变化化化化规规律是律是律是律是处处理理理理问题问题的根据；的根据；的根据；的根据；qt qt 和和和和I It t 图线图线及其相互及其相互及其相互及其相互转转化是化是化是化是处处理理理理问题问题的直的直的直的直观观手段。手段。手段。手段。作业：略作业：略