第四章

電磁振蕩與電磁波

時(shí)至今日，我們?nèi)匀荒軌蚪邮盏?00億千米之外旅行者1號(hào)發(fā)來的信息。電磁波的發(fā)現(xiàn)和使用帶來了通信技術(shù)的發(fā)展，極大地改變了人們的生活，開闊了我們的視野。橫縣百合完全中學(xué)：韋衍虎182761435374.1電磁振蕩問題導(dǎo)入

水波是由機(jī)械振動(dòng)形成的。一顆石子投入水面會(huì)激起一陣漣漪，但是要形成持續(xù)的水波，則需要不斷地?fù)舸蛩妗ｋ娨暋V播接收的是電磁波，要產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，需要持續(xù)變化的電流。怎樣才能產(chǎn)生這樣的電流呢?不斷地?fù)舸蛩?/p>

把線圈、電容器、電源和單刀雙擲開關(guān)按照?qǐng)D連成電路。把電壓傳感器（或示波器）的兩端連在電容器的兩個(gè)極板上。

先把開關(guān)置于電源一側(cè)，為電容器充電;稍后再把開關(guān)置于線圈一側(cè)，使電容器通過線圈放電。觀察電腦顯器顯示的電壓波形。演示觀察振蕩電路中電壓的波形ECSL一、電磁振蕩的產(chǎn)生①振蕩電流：大小和方向都做周期性迅速變化的電流②振蕩電路：能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路。③LC振蕩電路：想一想與交流電有何區(qū)別？ECSL

當(dāng)開關(guān)置于線圈一側(cè)時(shí)，由電感線圈L和電容C組成的電路，就是最簡單的振蕩電路。1.概念2.振蕩電路的工作原理a.電容器充電結(jié)束，兩極板上的電荷最多。b.電容器開始放電，回路中電流從0開始逐漸增到最大。兩極板電荷量從最大減為0。c.自感線圈給電容器反向充電結(jié)束，回路中電流從最大減為0，兩極板電荷量從0變回最大。e.自感線圈給電容器反向充電，于是整個(gè)電路回到最開始狀態(tài)。d.電容開始反向放電3.電流、電量的變化圖像+-tqotio正向放電正向充電反向充電反向充電一個(gè)周期內(nèi)兩次充放電

在整個(gè)過程中，電路中的電流i、電荷量q、電場強(qiáng)度E、磁感應(yīng)強(qiáng)度B，都在周期性地變化著。這種現(xiàn)象就是電磁振蕩。

電磁振蕩與機(jī)械振動(dòng)雖然有著本質(zhì)的不同，但它們還是具有一些共同的特點(diǎn)。在機(jī)械振動(dòng)中，例如在單擺的振動(dòng)中，位移x、速度v、加速度a這幾個(gè)物理量周期性地變化。在電磁振蕩中，電荷量q、電流i、電場強(qiáng)度E、磁感應(yīng)強(qiáng)度B這幾個(gè)物理量也在周期性地變化。

在機(jī)械振動(dòng)中，動(dòng)能與勢能周期性地相互轉(zhuǎn)化。那么，在電磁振蕩中，能量是如何轉(zhuǎn)化的?二、電磁震蕩中的能量變化電場能

所以，在電磁振蕩的過程中，電場能和磁場能會(huì)發(fā)生周期性的轉(zhuǎn)化。磁場能電場能磁場能電場能電場能磁場能充電磁感強(qiáng)度B電容器帶電量ｑ電路中電流ｉ同步變化同步變化步調(diào)相反兩極間場強(qiáng)E理想情況能量有損耗如果能夠適時(shí)地把能量補(bǔ)充到振蕩電路中，以補(bǔ)償能量損耗，就可以得到振幅不變的等幅振蕩。實(shí)際電路中由電源通過電子器件為LC電路補(bǔ)充能量。內(nèi)能電磁波周期：電磁振蕩完成一次周期性變化所需的時(shí)間。三、電磁振蕩的周期和頻率頻率：一秒鐘內(nèi)完成周期變化的次數(shù)叫做頻率。

電容較大時(shí)，電容器充電、放電的時(shí)間會(huì)長些還是短些?線圈的自感系數(shù)較大時(shí)，電容器充電、放電的時(shí)間會(huì)長些還是短些？根據(jù)討論結(jié)果，定性分析LC電路的周期（頻率）與電容C、電感L的關(guān)系。①式中各物理量T、L、C、f的單位分別是s、H、F、Hz。②適當(dāng)?shù)剡x擇電容器和線圈，可使振蕩電路物周期和頻率符合我們的需要。③增大周期的方法：L：線圈的大小、形狀、匝數(shù)、鐵芯。注意：在一個(gè)周期內(nèi)，振蕩電流的方向改變兩次；電場能（或磁場能）完成兩次周期性變化。課本例題

在LC振蕩電路中，線圈L的自感系數(shù)為30μH，可調(diào)電容器C的可調(diào)范圍為1.7-270pF。求振蕩電路的頻率范圍。解：根據(jù)LC振蕩電路的頻率公式此振蕩電路的頻率范圍是1.77×106—2.65×107Hz。④由振蕩回路本身特性所決定的振蕩周期和頻率，叫做振蕩電路的固有周期和固有頻率，簡稱振蕩電路的周期和頻率。課堂練習(xí)例1：（多選）對(duì)振蕩電路，下列說法正確的是（）B．振蕩電路中，電場能與磁場能的轉(zhuǎn)化周期為A．振蕩電路中、電容器充電或放電一次所用的時(shí)間為C．振蕩過程中，電容器極板間電場強(qiáng)度的變化周期為D．振蕩過程中，線圈內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化周期為CD課堂小結(jié)1.振蕩電流：大小和方向都做周期性迅速變化的電流2.振蕩電路：能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路。3.LC振蕩電路：當(dāng)開關(guān)置于線圈一側(cè)時(shí)，由電感線圈L和電容