高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册电磁振荡教学ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册电磁振荡教学ppt课件，共48页。PPT课件主要包含了电磁振荡的产生，第一部分，振荡中的能量变化，第二部分，步调相反，电磁振荡的周期和频率，第三部分，电磁场，电磁波，BCD等内容，欢迎下载使用。
第四章：第1节振荡电路
高中物理选择性必修第二册
观察振荡电路中电压的波形
把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图连成电路。把电压传感器（或示波器）的两端连在电容器的两个极板上。先把开关置于电源一侧，为电容器充电;稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。观察电脑显器显示的电压波形。
大小和方向都做周期性迅速变化的电流叫振荡电流。
产生振荡电流的电路叫振荡电路。
（1）LC回路：由线圈L和电容器C组成的最简单振荡电路。
（2）理想的LC振荡电路:只考虑线圈、电容器的作用，而忽略能量损耗。
2.振荡电路的工作原理
①电容器充电结束，两极板上的电荷最多。
②回路中电流从0开始逐渐增到最大。两极板电荷量从最大减为0。
③自感线圈给电容器正向充电结束，回路中电流从最大减为0，两极板电荷量从0变回最大。
⑤自感线圈给电容器反向充电，于是整个电路回到最开始状态。
振荡过q、u、i、B的变化情况
我们把电路中的电流、电容器极板上的电荷量、电容器的电场强度、线圈里的磁感应强度，都在做周期性变化的这种现象叫做电磁振荡。
电磁振荡与机械振动虽然有着本质的不同，但它们还是具有一些共同的特点。在机械振动中，例如在单摆的振动中，位移x、速度v、加速度a 这几个物理量周期性地变化。在电磁振荡中，电荷量q、电流i、电场强度E、磁感应强度B这几个物理量也在周期性地变化。
在机械振动中，动能与势能周期性地相互转化。那么，在电磁振荡中，能量是如何转化的?
在电磁振荡中，能量是如何转化的?
电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化
Q、B、i、E变化周期
电场能、磁场能变化周期
①放电过程:电场能转化为磁场能，q↓→ i↑
②充电过程:磁场能转化为电场能，q↑ → i↓
①充电完毕:磁场能向电场能转化完毕,电场能最大,磁场能最小.
②放电完毕:电场能向磁场能转化完毕,磁场能最大,电场能最小.
LC回路工作过程具有对称性和周期性,可归结为:
在电磁振荡变化快慢与哪些因素有关？
若无能量损失，则有电场能与磁场能交替转化:总能量守恒＝电场能＋磁场能＝恒量。但实际的LC振荡回路都有能量一部分能量转化为内能或者以电磁波形式辐射出去，所以振荡电流的振幅就会逐渐减小，直到停止振荡。
1.周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。2.频率：1 s内完成的周期性变化的次数。3.振荡电路里在不受其他外界条件影响下发生无阻尼振荡时的周期和频率叫振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率。
思考：电容较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些?线圈的自感系数较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些？根据讨论结果，定性分析LC电路的周期（频率）与电容 C、电感L的关系。
理论分析表明，LC电路的周期T与电感L、电容C的关系是
说明：①在一个周期内，振荡电流的方向改变两次； ②电场能（或磁场能）完成两次周期性变化。
电磁振荡的周期和频率的规律
例题：在LC振荡电路中，线圈L的自感系数为30μH，可调电容器C的可调范围为1.2-270pF。求振荡电路的频率范围。
解：根据LC振荡电路的频率公式
此振荡电路的频率范围是1.77×106—2.65×107Hz。
由振荡回路本身特性所决定的振荡周期和频率，叫做振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率。
现代的实际电路中使用的振荡器多数是晶体振荡器(如图)，其工作原理与LC振荡电路的原理基本相同。
麦克斯韦的观点：电路里有感应电流产生，一定是变化的磁场产生了电场，闭合电路中的自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。
麦克斯韦提出假设：变化的电场就像运动的电荷，也在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。
①恒定的磁场不产生电场②均匀变化的磁场产生恒定的电场③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场④非均匀变化的磁场产生变化的电场
麦克斯韦认为变化的电场就像运动的电荷，也会在空间产生磁场。
①恒定的电场不产生磁场②均匀变化的电场产生恒定的磁场③周期性变化的电场产生同频率的振荡磁场④非均匀变化的电场产生变化的磁场
如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。
变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地传播。这种变化的电磁场在空间以一定的速度传播的过程叫做电磁波。
当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过了火花。
当感应圈两个金属球间有火花跳过时，立刻产生了一个交变电磁场，形成电磁波在空间传播，经过导线环时激发出感应电动势，使得导线环中也产生了火花。
3.实验结论：赫兹实验证实了电磁波的存在。
4.实验意义：证明了麦克斯韦的预言，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础。
5.赫兹的其他实验成果：赫兹通过一系列实验，观察到了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象，并通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度，证实了麦克斯韦的电磁场理论。
1.电磁场由产生区域向外传播就形成了电磁波，无需介质。2.电磁波在真空中传播的速度是光速。光是电磁波的一种。3.电磁波在空间传播时，在任一位置上（或任一时刻）E、B、v三矢量相互垂直。 电磁波是横波。4.电磁波是一种物质，具有能量。电磁波具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象。
电磁波是电磁现象，机械波是力学现象，两种波因产生机理不同，除具有波的共性外，还有不同之处。