湖南省长沙市长郡卫星远程学校高中物理《电磁波的发现+电磁振荡》课件 新人教版选修21.ppt

1 赫兹的电火花实验原理图 三 电磁波的实验证明 2 实验原理 当开关k突然断开时 感应线圈两端产生高压 金属杆a b两端的金属球间的空气被击穿而产生电火花 每跳出一次火花 就产生一次高频振荡电流 火花放电是间歇性的 因此发射电路就间歇性的发射出电磁波 接收金属线圈两端的金属球也跳出电火花 说明接收线圈接收到了电磁波 2 实验原理 当开关k突然断开时 感应线圈两端产生高压 金属杆a b两端的金属球间的空气被击穿而产生电火花 每跳出一次火花 就产生一次高频振荡电流 火花放电是间歇性的 因此发射电路就间歇性的发射出电磁波 接收金属线圈两端的金属球也跳出电火花 说明接收线圈接收到了电磁波 3 实验结论 证明电磁波存在 为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础 4 其它结论赫兹观察到了电磁波的反射 折射 干涉 偏振和衍射等现象 他还测量出电磁波和光有相同的速度 这样赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 1 某空间中出现了如图虚线所示的一组闭合的电场线 这可能是 a 在中心o有一静止的点电荷b 沿ab方向有一段通有恒定电流的直导线c 沿ba方向的磁场在减弱d 沿ab方向的磁场在减弱 1 某空间中出现了如图虚线所示的一组闭合的电场线 这可能是 a 在中心o有一静止的点电荷b 沿ab方向有一段通有恒定电流的直导线c 沿ba方向的磁场在减弱d 沿ab方向的磁场在减弱 c 用麦克斯韦的电磁场理论判断2 下图中表示电场 或磁场 产生磁场 或电场 的正确图象是 用麦克斯韦的电磁场理论判断2 下图中表示电场 或磁场 产生磁场 或电场 的正确图象是 c 3 一个带正电的离子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动 如图 当磁场的磁感应强度均匀增大时 此离子的 a 动能不变b 动能增大c 动能减小d 动能为零 3 一个带正电的离子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动 如图 当磁场的磁感应强度均匀增大时 此离子的 a 动能不变b 动能增大c 动能减小d 动能为零 b 4 如图所示 半径为r且水平放置的光滑绝缘的环形管道内 有一个电荷量为e 质量为m的电子 此装置放在匀强磁场中 其磁感应强度随时间变化的关系式为b b0 kt k 0 根据麦克斯韦电磁场理论均匀变化的磁场将产生稳定的电场 该感应电场对电子将有沿圆环切线方向的作用力使其得到加速设t 0时刻电子的初速度 大小为v0 方向顺时针 从此开始运动一周后的磁感应强度为b1 则此时电子的速度大小为 大小为v0 方向顺时针 从此开始运动一周后的磁感应强度为b1 则此时电子的速度大小为 b 播放 电磁振荡 swf 演示 lc振荡实验 1 振荡电流 这种电路产生的大小和方向做周期性变化的电流 叫振荡电流 一 电磁振荡的产生 1 振荡电流 这种电路产生的大小和方向做周期性变化的电流 叫振荡电流 2 能够产生振荡电流的电路叫振荡电路 如图所示是一种简单的振荡电路 称为lc振荡电路 一 电磁振荡的产生 1 振荡电流 这种电路产生的大小和方向做周期性变化的电流 叫振荡电流 2 能够产生振荡电流的电路叫振荡电路 如图所示是一种简单的振荡电路 称为lc振荡电路 3 lc回路产生的振荡电流按正弦规律变化 一 电磁振荡的产生 1 振荡电流 这种电路产生的大小和方向做周期性变化的电流 叫振荡电流 2 能够产生振荡电流的电路叫振荡电路 如图所示是一种简单的振荡电路 称为lc振荡电路 3 lc回路产生的振荡电流按正弦规律变化 说明 由lc回路产生的振荡电流也是一种交变电流 只是它的频率比照明用交变电流的频率高得多 一 电磁振荡的产生 正向放电 正向放电 反向充电 反向放电 正向放电 反向充电 反向放电 正向充电 正向放电 反向充电 反向放电 正向充电 正向放电 反向充电 思考 充电过程 电容器的电荷q 电压u 电场e 电场能e电 线圈的自感电动势e自 线圈的电流i 磁场b 磁场能e磁怎么变 放电过程呢 电磁振荡 在振荡电路里产生振荡电流的过程中 电容器极板上的电荷q 通过线圈的电流i 以及跟电流和电荷相联系的磁场b和电场e等都发生周期性的变化 这种现象叫做电磁振荡 电磁振荡 在振荡电路里产生振荡电流的过程中 电容器极板上的电荷q 通过线圈的电流i 以及跟电流和电荷相联系的磁场b和电场e等都发生周期性的变化 这种现象叫做电磁振荡 两类量 第一类 电容器的电荷q 电压u 电场e 电场能e电 线圈的自感电动势e自 第二类 线圈的电流i 磁场b 磁场能e磁 两类量的变化规律相反 充电 第一类增大时第二类减小 第一类达最大时第二类为零 放电反之 如 2 图 电容器放电完毕瞬间 电容器充电开始 电场能向磁场能转化完毕 磁场能向电场能转化开始 再如 1 2 电容器放电过程 电容器极板电量减小过程 电路电流增大过程 电场能向磁场能转化过程 注意各种说法 机械振动和电磁振荡类比 机械振动和电磁振荡类比 单摆 振荡电路 放电 充电 放电 充电 机械振动和电磁振荡类比 v i b h q u ek e磁ep e电 单摆 振荡电路 放电 充电 放电 充电 三 阻尼振荡和无阻尼振荡 1 无阻尼振荡 理想 播放视频 无阻尼振荡 wmv 三 阻尼振荡和无阻尼振荡 1 无阻尼振荡 理想 三 阻尼振荡和无阻尼振荡 1 无阻尼振荡 理想 三 阻尼振荡和无阻尼振荡 1 无阻尼振荡 理想 2 等幅振荡 实际应用 小结 lc振荡电路产生振荡电流的物理原因是电容器的充放电作用和线圈的自感作用 lc振荡电路产生振荡电流的物理实质是电场能和磁场能的周期性转换 小结 lc振荡电路产生振荡电流的物理原因是电容器的充放电作用和线圈的自感作用 lc振荡电路产生振荡电流的物理实质是电场能和磁场能的周期性转换 在解决振荡电路问题时 电场能与磁场能的交替转化是解决问题的线索和关键 与电场能和磁场能相关的各量的变化规律是解决问题的依据 q t和i t图线及其相互转化是解决问题的直观手段 四 电磁振荡的周期和频率 电磁振荡与简谐运动有很多相似之处 它们的运动都有周期性 我们知道自由振动的周期只与振动系统本身的特性有关 那么电磁振荡的周期或频率是由什么因素决定的呢 本节我们将研究这个问题 四 电磁振荡的周期和频率 四 电磁振荡的周期和频率 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 四 电磁振荡的周期和频率 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 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 四 电磁振荡的周期和频率 大量实验表明 大量实验表明 1 电容增大时 周期变长 频率变低 大量实验表明 1 电容增大时 周期变长 频率变低 2 电感增大时 周期变长 频率变低 大量实验表明 1 电容增大时 周期变长 频率变低 2 电感增大时 周期变长 频率变低 3 电压升高时 周期不变 频率不变 大量实验表明 1 电容增大时 周期变长 频率变低 2 电感增大时 周期变长 频率变低 3 电压升高时 周期不变 频率不变 结果表明 lc回路的周期和频率只与电容c和自感l有关 跟电容器的带电多少和回路电流大小无关 定性解释 电容越大 电容器容纳电荷就越多 充电和放电所需的时间就越长 因此周期越长 频率越低 自感越大 线圈阻碍电流变化的作用就越大 使电流的变化越缓慢 因此周期越长 频率越低 lc回路的周期和频率公式 lc回路的周期和频率公式 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 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 随堂练习 1 某时刻lc回路的状态如图所示 则此时刻 a 振荡电流i正在减小b 振荡电流i正在增大c 电场能正在向磁场能转化d 磁场能正在向电场能转化 随堂练习 1 某时刻lc回路的状态如图所示 则此时刻 a 振荡电流i正在减小b 振荡电流i正在增大c 电场能正在向磁场能转化d 磁场能正在向电场能转化 ad 由电流方向和电容器上电量可判断电路中正在充电 随堂练习 2 lc回路中电容两端的电压随时间变化的关系如图所示 则 a 在时刻t1 电路中的电流最大b 在时刻t2 电路中的磁场能最大c 在时刻t2至t3 电路中电场能不断增大d 在时刻t3至t4 电容的带电量不断增大 随堂练习 2 lc回路中电容两端的电压随时间变化的关系如图所示 则 a 在时刻t1 电路中的电流最大b 在时刻t2 电路中的磁场能最大c 在时刻t2至t3 电路中电场能不断增大d 在时刻t3至t4 电容的带电量不断增大 bc 3 如图所示的lc振荡电路正处在振荡过程中 某时刻l中的磁场和c中的电场如图 可知 a 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c 该时刻电容器带电量最多d 该时刻振荡电流达最大值 随堂练习 3