《电磁波的发现+电磁振荡》课件

1、2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 172014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 171. 赫兹的电火花实验原理图赫兹的电火花实验原理图三、电磁波的实验证明三、电磁波的实验证明2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 172. 实验原理：实验原理： 当开关当开关K突然断开时，感应线圈两端突然断开时，感应线圈两端产生高压，金属杆产生高压，金属杆A、B两端的金属球间两端的金属球间的空气被击穿而产生电火花，每跳出一次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电是间歇性的，因此发射电路就间歇性的

2、发射出电磁波，接收金属线圈两端的金属发射出电磁波，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球也跳出电火花，说明接收线圈接收到了电磁波。电磁波。2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 172. 实验原理：实验原理： 当开关当开关K突然断开时，感应线圈两端突然断开时，感应线圈两端产生高压，金属杆产生高压，金属杆A、B两端的金属球间两端的金属球间的空气被击穿而产生电火花，每跳出一次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

3、线圈两端的金属发射出电磁波，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球也跳出电火花，说明接收线圈接收到了电磁波。电磁波。3. 实验结论：实验结论： 证明电磁波存在，为麦克斯韦的电磁证明电磁波存在，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础。场理论奠定了坚实的实验基础。2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 174. 其它结论其它结论 赫兹观察到了电磁波的反射，折赫兹观察到了电磁波的反射，折射，干涉，偏振和衍射等现象。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他还测量出电磁波和光有相同的速度。速度。 这样赫兹证实了麦克斯韦关于光这样赫兹证实了麦克斯韦关于光的电

4、磁理论。的电磁理论。2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17 1. 某空间中出现了如图虚线所示的一某空间中出现了如图虚线所示的一组闭合的电场线，这可能是组闭合的电场线，这可能是( ) A.在中心在中心O有一静止有一静止的点电荷的点电荷 B.沿沿AB方向有一段方向有一段通有恒定电流的直导线通有恒定电流的直导线 C.沿沿BA方向的磁场方向的磁场在减弱在减弱 D.沿沿AB方向的磁场在减弱方向的磁场在减弱2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17 1. 某空间中出现了如图虚线所示的一某空间中出现了如图虚线所示的一组闭合的电场线，这可能是组闭合的电场线，这可能是( ) A.在中心在中心O有一静

5、止有一静止的点电荷的点电荷 B.沿沿AB方向有一段方向有一段通有恒定电流的直导线通有恒定电流的直导线 C.沿沿BA方向的磁场方向的磁场在减弱在减弱 D.沿沿AB方向的磁场在减弱方向的磁场在减弱C2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17用麦克斯韦的电磁场理论判断用麦克斯韦的电磁场理论判断 2. 下图中表示电场下图中表示电场(或磁场或磁场)产生磁场产生磁场(或或电场电场)的正确图象是的正确图象是( )2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17用麦克斯韦的电磁场理论判断用麦克斯韦的电磁场理论判断 2. 下图中表示电场下图中表示电场(或磁场或磁场)产生磁场产生磁场(或或电场电场)的正确图象是

6、的正确图象是( )C2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17 3.一个带正电的离子在垂直于匀强磁场的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，如图平面内做匀速圆周运动，如图,当磁场的磁感当磁场的磁感应强度均匀增大时，此离子的应强度均匀增大时，此离子的( )A.动能不变动能不变 B.动能增大动能增大C.动能减小动能减小D.动能为零动能为零2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17 3.一个带正电的离子在垂直于匀强磁场的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，如图平面内做匀速圆周运动，如图,当磁场的磁感当磁场的磁感应强度均匀增大时，此离子的应强度均匀增大时，

7、此离子的( )A.动能不变动能不变 B.动能增大动能增大C.动能减小动能减小D.动能为零动能为零B2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17 4.如图所示，半径为如图所示，半径为r且且水平放置的光滑绝缘的环形水平放置的光滑绝缘的环形管道内，有一个电荷量为管道内，有一个电荷量为e，质量为质量为m的电子。此装置放的电子。此装置放在匀强磁场中，其磁感应强度随时间变化的在匀强磁场中，其磁感应强度随时间变化的关系式为关系式为B=B0+kt(k0)。根据麦克斯韦电磁。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，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该感应

8、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用力使其得到加速设t=0时刻电子的初速度时刻电子的初速度2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17大小为大小为v0，方向顺时针，方向顺时针，从此开始运动一周后的磁从此开始运动一周后的磁感应强度为感应强度为B1，则此时电，则此时电子的速度大小为子的速度大小为( )mkervD mreBCmkervB mreBA220022012.2. 2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17大小为大小为v0，方向顺时针，方向顺时针，从此开始运动一周后的磁从此开始运动一周后的磁感应强度为感应强度为B1，则此时电，则此时电子的速度大小为子的速度大小为( )

9、mkervD mreBCmkervB mreBA220022012.2. B2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 172014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17播放播放: 电磁振荡电磁振荡.swf演示：演示：LC振荡实验振荡实验2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 171. 振荡电流：振荡电流：这种电路这种电路产生的大小和方向做周期性产生的大小和方向做周期性变化的电流，叫振荡电流。变化的电流，叫振荡电流。GCSL一、电磁振荡的产生一、电磁振荡的产生2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 171. 振荡电流：振荡电流：这种电路这种电路产生的大小和方向做周期性产生的大小和方向做周期性

10、变化的电流，叫振荡电流。变化的电流，叫振荡电流。2. 能够产生振荡电流的能够产生振荡电流的电路叫电路叫振荡电路振荡电路。如图所示。如图所示是一种简单的振荡电路，称是一种简单的振荡电路，称为为LC振荡电路振荡电路。 GCSL一、电磁振荡的产生一、电磁振荡的产生2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 171. 振荡电流：振荡电流：这种电路这种电路产生的大小和方向做周期性产生的大小和方向做周期性变化的电流，叫振荡电流。变化的电流，叫振荡电流。2. 能够产生振荡电流的能够产生振荡电流的电路叫电路叫振荡电路振荡电路。如图所示。如图所示是一种简单的振荡电路，称是一种简单的振荡电路，称为为LC振荡电路振荡

11、电路。 3. LC回路产生的振荡回路产生的振荡电流按电流按正弦规律正弦规律变化。变化。GCSL一、电磁振荡的产生一、电磁振荡的产生2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 171. 振荡电流：振荡电流：这种电路这种电路产生的大小和方向做周期性产生的大小和方向做周期性变化的电流，叫振荡电流。变化的电流，叫振荡电流。2. 能够产生振荡电流的能够产生振荡电流的电路叫电路叫振荡电路振荡电路。如图所示。如图所示是一种简单的振荡电路，称是一种简单的振荡电路，称为为LC振荡电路振荡电路。 3. LC回路产生的振荡回路产生的振荡电流按电流按正弦规律正弦规律变化。变化。GCSL说明说明:由由LC回路回路产生的振

12、荡电流产生的振荡电流也是一种也是一种交变电交变电流流，只是它的频，只是它的频率比照明用交变率比照明用交变电流的电流的频率高频率高得得多。多。一、电磁振荡的产生一、电磁振荡的产生2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17+2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17+i0oqtt2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17+i0oqtt正向正向放电放电2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17+i0oqtt正向正向放电放电反向反向充电充电2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17+i0oqtt反向反向放电放电正向正向放电放电反向反向充电充电2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作

13、 17+i0oqtt反向反向放电放电正向正向充电充电正向正向放电放电反向反向充电充电2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17i0oqtt反向反向放电放电正向正向充电充电正向正向放电放电反向反向充电充电思考：充电过程：电容器的电荷思考：充电过程：电容器的电荷q、电压、电压u、电场、电场E、电场能、电场能E电电、线圈的自感电动势、线圈的自感电动势e自自。线圈的电。线圈的电流流i、磁场、磁场B、磁场能、磁场能E磁磁怎么变？放电过程呢？怎么变？放电过程呢？2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17电磁振荡：电磁振荡：在振荡电路里产生振荡电流的过程中，电容在振荡电路里产生振荡电流的过程中，电容

14、器极板上的电荷器极板上的电荷q、通过线圈的电流、通过线圈的电流i、以及跟电、以及跟电流和电荷相联系的磁场流和电荷相联系的磁场B和电场和电场E等都发生周期性等都发生周期性的变化，这种现象叫做电磁振荡。的变化，这种现象叫做电磁振荡。2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17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器极板上的电荷q、通过线圈的电流、通过线圈的电流i、以及跟电、以及跟电流和电荷相联系的磁场流和电荷相联系的磁场B和电场和电场E等都发生周期性等都发生周期性的变化，这种现象叫做电磁振荡。的变化，这种现象叫做电磁振荡。两

15、类量：两类量：第一类：第一类：电容器的电荷电容器的电荷q、电压、电压u、电场、电场E、电场能电场能E电电、线圈的自感电动势、线圈的自感电动势e自自。第二类：第二类：线圈的电流线圈的电流i、磁场、磁场B、磁场能、磁场能E磁磁。两类量的变化规律相反两类量的变化规律相反。充电充电:第一类增大时第二类减小；第一类达最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。大时第二类为零。放电反之。2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17如（如（2）图：电容器放电完毕瞬间；电）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；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

16、化开始。磁场能向电场能转化开始。再如再如（1）（2）：电容器放电过程；）：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。程；电场能向磁场能转化过程。注意各种说法：注意各种说法：2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17机械振动和电磁振荡类比：机械振动和电磁振荡类比：2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17机械振动和电磁振荡类比：机械振动和电磁振荡类比：单单摆摆振振荡荡电电路路放电放电充电充电放电放电充电充电2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17机械振动和电磁振荡类比：机械振动和电磁振荡类比：vi (B)

17、 hq(u) Ek E磁磁 EpE电电单单摆摆振振荡荡电电路路放电放电充电充电放电放电充电充电2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17三、阻尼振荡和无阻尼振荡三、阻尼振荡和无阻尼振荡1. 无阻尼振荡无阻尼振荡（理想）（理想） 播放视频播放视频: 无阻尼振荡无阻尼振荡.wmv2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17三、阻尼振荡和无阻尼振荡三、阻尼振荡和无阻尼振荡1. 无阻尼振荡无阻尼振荡（理想）（理想） iOt2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17三、阻尼振荡和无阻尼振荡三、阻尼振荡和无阻尼振荡1. 无阻尼振荡无阻尼振荡（理想）（理想） iOtiOt2014年上学期湖南长郡卫

18、星远程学校制作 17三、阻尼振荡和无阻尼振荡三、阻尼振荡和无阻尼振荡1. 无阻尼振荡无阻尼振荡（理想）（理想） 2. 等幅振荡等幅振荡（实际应用）（实际应用）iOtiOt2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17小结：小结：LC振荡电路产生振荡电流的物理原因是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；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。电场能和磁场能的周期性转换。2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17小结：小结：LC振荡电路产生振荡电流的物理原因是振荡电路产生振

19、荡电流的物理原因是电容器的充放电作用和线圈的自感电容器的充放电作用和线圈的自感 作用；作用；LC振荡电路产生振荡电流的物理实质是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。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场能和磁场能相关的各量的变化规律是解决问题的依据；题的依据；qt 和和It 图线及其相互转化是解图线及其相互转化是解决问题的直观手段。决问题的直观手段。2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 1

20、7四、电磁振荡的周期和频率四、电磁振荡的周期和频率2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17电磁振荡与简谐运动有很多相似之处，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。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2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17四、电磁振荡的周期和频率四、电磁振荡的周期和频率2014年

21、上学期湖南长郡卫星远程学校制作 171.周期和频率：周期和频率：电磁振荡完成一次周期性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。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定。这种由振荡回路本身特性所决定的振荡周期期(或频率或频率)叫做振荡电路的固有周期叫做振荡电路的固有周期(或固有频或固有频率率)，简称振荡电路的周期，简称振荡电路的周期(或频率或频率)。四、电磁振荡的周期和频率四、电磁振荡的周期和频率2014年上学期湖南长郡卫

22、星远程学校制作 172.在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；电场能电场能(或磁场能或磁场能)完成两次周期性变化。完成两次周期性变化。1.周期和频率：周期和频率：电磁振荡完成一次周期性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。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定。这种由振荡回路本身特性所决定的振荡周期期(或频率或频率)叫做振荡电路的固有周期叫做振荡电路的固有周期(或固有频或固有频率

23、率)，简称振荡电路的周期，简称振荡电路的周期(或频率或频率)。四、电磁振荡的周期和频率四、电磁振荡的周期和频率2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17大量实验表明：大量实验表明：2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17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）；）电容增大时，周期变长（频率变低）；2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17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）；）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）；）电感增大时，周期变长（频率变低）；2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作

24、 17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）；）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）；）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）。）电压升高时，周期不变（频率不变）。2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17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）；）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）；）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）。）电压升高时，周期不变（频率不变）。结果表明，结果表明，LC LC 回路

25、的周期和频率只与电回路的周期和频率只与电容容C C和自感和自感L L有关，跟电容器的带电多少和回有关，跟电容器的带电多少和回路电流大小无关路电流大小无关2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17定性解释：定性解释：电容越大，电容器容纳电荷就越多，充电容越大，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，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，因此周作用就越大，使电流的变化越缓慢，因此周期越长，频率越低期越长，频率越低2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17LC

26、回路的周期和频率公式回路的周期和频率公式 2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17LCfLCT 21=2=LC回路的周期和频率公式回路的周期和频率公式 2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17LCfLCT 21=2=LC回路的周期和频率公式回路的周期和频率公式 (1)式中各物理量式中各物理量T、L、C、f的单位分别是的单位分别是s、H、F、Hz2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17LCfLCT 21=2=LC回路的周期和频率公式回路的周期和频率公式 (1)式中各物理量式中各物理量T、L、C、f的单位分别是的单位分别是s、H、F、Hz(2)适当地选择电容器和线圈，可使振荡电适

27、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。路物周期和频率符合我们的需要。2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17随堂练习：随堂练习：1. 某时刻某时刻LC回路的状态回路的状态如图所示，则此时刻（如图所示，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D. 磁场能正在向电场能转化磁场能正在向电场能转化+ + + +LC2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17随堂练习：随堂练习：1. 某时刻某时刻LC回路的状态回路的状态如图所示，则此时刻（如图所示，则此时刻（ ）A

28、. 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D. 磁场能正在向电场能转化磁场能正在向电场能转化AD 由电流由电流方向和电容方向和电容器上电量可器上电量可判断电路中判断电路中正在充电。正在充电。+ + + +LC2014年上学期湖南长郡卫星远程学校制作 17随堂练习：随堂练习：2. LC回路中电容回路中电容两端的电压随时间变化两端的电压随时间变化的关系如图所示，则的关系如图所示，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