上課用 電磁振蕩 (1)

1、 + + + +CLSE知識回顧知識回顧麥克斯韋麥克斯韋電磁理論：電磁理論：1.變化的磁場產生電場變化的磁場產生電場2.變化的電場產生磁場變化的電場產生磁場恒定的電場不產生磁場恒定的電場不產生磁場恒定的磁場不產生電場恒定的磁場不產生電場均勻變化的電場在周圍均勻變化的電場在周圍空間產生恒定的磁場空間產生恒定的磁場均勻變化的磁場在周圍均勻變化的磁場在周圍空間產生恒定的電場空間產生恒定的電場不均勻變化的電場在周不均勻變化的電場在周圍空間產生變化的磁場圍空間產生變化的磁場不均勻變化的磁場在周不均勻變化的磁場在周圍空間產生變化的電場圍空間產生變化的電場振蕩電場產生同頻率的振蕩電場產生同頻率的振蕩磁場振蕩

2、磁場振蕩磁場產生同頻率的振蕩磁場產生同頻率的振蕩電場振蕩電場變化的電場和變化的磁場都是相互聯(lián)系著的變化的電場和變化的磁場都是相互聯(lián)系著的, ,形成一個不可分割的統(tǒng)一體形成一個不可分割的統(tǒng)一體, ,這就是這就是電磁場電磁場. .4.4.電磁場電磁場電磁場由近及遠進行傳播形成電磁場由近及遠進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的電磁場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驗電磁振蕩實驗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、做振蕩電流能夠產生振蕩電流的電路叫做振蕩電路能夠產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組成的最簡單振蕩電路。組成的最簡單振蕩電路。(1)(1)與電場能有關的因素：與電場能有關的因素：電場能電場能( (電場線密度電場線密度) )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、與電場能和磁場能有關的

4、因素、與電場能和磁場能有關的因素：電場強度電場強度E ECLSE+ + + + (2)(2)與磁場能有關的因素：與磁場能有關的因素：磁場能磁場能( (磁感線密度磁感線密度) )磁感強度磁感強度B B線圈中電流線圈中電流 i iCLSE+ + + + C+ + + +- - - -Rq u i 2 2、電磁振蕩的產生過程、電磁振蕩的產生過程：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一一個個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)、兩個物理過程：、兩個物理過程：放電過程放電過程: : 電場能轉化為磁場能，電場能轉化為磁場能，q iq i充電過程：充電過程： 磁場能轉化為電場能，磁場能轉化為電場能，q iq i充電完畢狀態(tài)：充電完畢狀態(tài)：磁場能向電場能轉化完畢，電場磁場能向電場能轉化完畢，電場能最大，磁場能最小。能最大，磁場能最小。放電完畢

6、狀態(tài)：放電完畢狀態(tài)：電場能向磁場能轉化完畢，磁場電場能向磁場能轉化完畢，磁場能最大，電場能最小。能最大，電場能最小。LCLC回路工作過程具有回路工作過程具有對稱性對稱性和和周期性周期性，可歸結為：，可歸結為：(2)(2)、兩個特殊狀態(tài)：、兩個特殊狀態(tài)：1 1、電磁振蕩的特點：、電磁振蕩的特點：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相反步調相反電場能電場能tot磁場能磁場能oqtoitouCLECLSE aBAbCLE abCLE aBAbCLE abA +B -A-B+A+B-bato電場能磁場能電場能磁場能電場能 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間。電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時間。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時間內完成周期性變化的次數(shù)。時間內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振蕩電路正處在振蕩過程中，某時刻程中，某時刻L L中的磁場和中的磁場和C C中的電場如圖所中

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

9、態(tài)如圖所示, 則此時刻則此時刻 ( )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. 電場能正在向磁場能轉化電場能正在向磁場能轉化 CL隨堂練習隨堂練習D. 磁場能正在向電場能轉化磁場能正在向電場能轉化 1. 某時刻某時刻LC回路的狀態(tài)如圖所示回路的狀態(tài)如圖所示, 則此時刻則此時刻 ( )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. 電場能正在向磁場能轉化電場能正在向磁場能轉化 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. .隨堂練習隨堂練習D. 磁場能正在向

10、電場能轉化磁場能正在向電場能轉化 1. 某時刻某時刻LC回路的狀態(tài)如圖所示回路的狀態(tài)如圖所示, 則此時刻則此時刻 ( )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. 電場能正在向磁場能轉化電場能正在向磁場能轉化 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隨堂練習隨堂練習 2. LC回路中電容回路中電容器兩端的電壓隨時間器兩端的電壓隨時間變化的關系如圖所示變化的關系如圖所示, 則則: ( )A. 在時刻在時刻t1, 電路中的電流最大電路中的電流最大B. 在時刻在時刻t2, 電路中的磁場能最大電

11、路中的磁場能最大C. 在時刻在時刻t2至至t3, 電路中電場能不斷增大電路中電場能不斷增大D. 在時刻在時刻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間器兩端的電壓隨時間變化的關系如圖所示變化的關系如圖所示, 則則: ( )A. 在時刻在時刻t1, 電路中的電流最大電路中的電流最大B. 在時刻在時刻t2, 電路中的磁場能最大電路中的磁場能最大C. 在時刻在時刻t2至至t3, 電路中電場能不斷增大電路中電場能不斷增大D. 在時刻在時刻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程中電路正處在振蕩過程中, 某某時刻時刻L中的磁場和中的磁場和C中的電中的電場如圖所示場如圖所示, 可知可知 ( )A. 電容器中的電場強度正在增大電容器中的電場強度正在增大B. 線圈中磁感強度正在增大線圈中磁感強度正在增大C. 該時刻電容器帶電量最多該時刻電容器帶電量最多D. 該時刻振蕩電流達最大值該時刻振蕩電流達最大值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程中電路正處在振蕩過程中, 某某時刻時刻L中的磁場和中的磁場和C中的電中的電場如圖所示場如圖所示, 可知可知 ( )A. 電容器中的電場強度正在增大電容器

13、中的電場強度正在增大B. 線圈中磁感強度正在增大線圈中磁感強度正在增大C. 該時刻電容器帶電量最多該時刻電容器帶電量最多D. 該時刻振蕩電流達最大值該時刻振蕩電流達最大值CLA答案答案: :0.050.05亨亨 4.4.在一個在一個LCLC振蕩電路中，電流振蕩電路中，電流i i隨時間隨時間而變化的規(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振蕩電路由一個電感量為振蕩電路由一個電感量為L=25mHL=25mH和一個半可調電容器和一個半可調電容器C C組成組成, ,電容器的可調電容器的可調范圍為范圍為40401000pF.1000pF.試問此電路振蕩過程試問此電路振蕩過程中中, ,在空中輻射的電磁波波長范圍是多大在空中輻射的電磁波波長范圍是多大? ?111831222 3.14 3 1025 1040 101884v TvLCmm 222831222 3.14 3 1025 101000 109420v Tv LCmm答：所輻射