一、振蕩電流的產(chǎn)生電磁振蕩 1、電磁振蕩: 在振蕩電路里產(chǎn)生振蕩電流的過程中,由容器極板上的電荷,通過線圈的電流,以及跟電流和電荷相聯(lián)系的磁場(chǎng)和電場(chǎng)都發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象,叫做電磁振蕩。 2、LC振蕩電路 由自感線圈和電容器組成的電路就是最簡(jiǎn)單的振蕩電路,簡(jiǎn)稱LC回路。 在LC回路里,產(chǎn)生的大小和方向都做周期性變化的電流,叫做振蕩電流。 如圖所示, 先將電鍵S和1接觸,電鍵閉合后電源給電容器C充電,然后S和2接觸,在LC回路中就出現(xiàn)了振蕩電流。大小與方向都做同期性變化的電流叫振蕩電流. 3、電磁振蕩本質(zhì) (1)從振蕩的表象上看:LC振蕩過程實(shí)際上是通過線圈L對(duì)電容器C充、放電的過程。 (2)從物理本質(zhì)上看:LC振蕩過程實(shí)質(zhì)上是磁場(chǎng)能和電場(chǎng)能之間通過充、放電的形式相互轉(zhuǎn)化的過程。 4、振蕩的周期和頻率 電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時(shí)間叫做周期。 一秒鐘內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)叫做頻率。 在電磁振蕩發(fā)生時(shí),如果不存在能量損失,也不受外界其它因素的影響,這時(shí)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(jiǎn)稱振蕩電路的周期和頻率。 理論研究表明,周期T和頻率f跟自感系數(shù)L和電容C的關(guān)系: f=1/T 注意:當(dāng)電路定了,該電路的周期與頻率就是定值,與電路中電流的大小,電容器上帶電量多少無關(guān)。 5.LC振蕩過程的階段分析和特殊狀態(tài) 如圖所示,在O、t2、t4時(shí)刻,線圈中振蕩電流i為0,磁場(chǎng)能最小,而電容器極板間電壓u恰好達(dá)到最大值,電場(chǎng)能最多; 在t1、t3時(shí)刻則正相反,振蕩電流、磁場(chǎng)能均達(dá)到最大值,而電壓為0,電場(chǎng)能最少。 在O→t1和t2→t3階段,電流增強(qiáng),磁場(chǎng)能增多,而電壓降低,電場(chǎng)能減小,這是電容器放電把電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能的階段; 在t1→t2和t3→t4階段,電流減弱,磁場(chǎng)能減小,而電壓升高,電場(chǎng)能增多,這是電容器充電把磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能的階段。 二、麥克斯韋電磁理論的兩個(gè)基本假設(shè) 變化的電場(chǎng)其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)其周圍產(chǎn)生電場(chǎng). (1)變化的磁(電)場(chǎng)將產(chǎn)生電(磁)場(chǎng)。 (2)變化的磁(電)場(chǎng)所產(chǎn)生的電(磁)場(chǎng)取決于磁(電)場(chǎng)的變化率。 (3)變化的磁場(chǎng)和變化的電場(chǎng)互相聯(lián)系著,形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一體——電磁場(chǎng)。 注意:均勻變化的電場(chǎng)(或磁場(chǎng))其周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)(或電場(chǎng))。 均勻變化的磁(電)場(chǎng)將產(chǎn)生恒定的電(磁)場(chǎng),具體地說, 非均勻變化的磁(電)場(chǎng)將產(chǎn)生變化的電(磁)場(chǎng),周期性變化的磁(電)場(chǎng)將產(chǎn)生周期相同的周期性變化的電(磁)場(chǎng)。 三、電磁場(chǎng): 變化的電場(chǎng)磁場(chǎng)形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體叫電磁場(chǎng)。 四、電磁波 1、電磁波是怎樣產(chǎn)生的: 如果在空間某處發(fā)生了周期性變化的電場(chǎng),就會(huì)在空間引起周期性變化的磁場(chǎng); 這個(gè)周期性變化的磁場(chǎng)又會(huì)在較遠(yuǎn)的空間引起新的周期性變化的電場(chǎng),新的周期性變化的電場(chǎng)又會(huì)在更遠(yuǎn)的空間引起新的周期性變化的磁場(chǎng)…… 這樣,電磁場(chǎng)就由近及遠(yuǎn)向周圍空間傳播開去,形成了電磁波。 2、電磁波的特點(diǎn): a.電磁波的傳播不需要介質(zhì),但可以在介質(zhì)中傳播。 b.電磁波是橫波。E與B的方向彼此垂直,而且都跟波的傳播方向垂直,因此電磁波是橫波。 c.電磁波的波速等于光速,實(shí)際上,光就是特定頻率范圍內(nèi)的電磁波。電磁波各物理量之間的關(guān)系式:λ=C/f。 d.場(chǎng)是能量貯存的場(chǎng)所,電磁波貯存電磁能。 e.赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在,還測(cè)定了電磁波的波長(zhǎng)和頻率,得到了電磁波的傳播速度。 f.電磁波的傳播不需要靠別的物質(zhì)作介質(zhì),在真空中也能傳播。 注意: ⑴要深刻理解和應(yīng)用麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩大支柱:變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng),變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。 可以證明:振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng);振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)。 ⑵按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論,變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的,形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一的場(chǎng),這就是電磁場(chǎng)。 電場(chǎng)和磁場(chǎng)只是這個(gè)統(tǒng)一的電磁場(chǎng)的兩種具體表現(xiàn)。 五、電磁波譜 六、無線電波的發(fā)射和接收 1.發(fā)射條件:開放電路和高頻振蕩信號(hào),所以要對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行調(diào)制(包括調(diào)幅和調(diào)頻)。 2.無線電波:無線電技術(shù)中使用的電磁波。 3.無線電波的發(fā)射:如圖所示。 ①調(diào)制:使電磁波隨各種信號(hào)而改變 ②調(diào)幅和調(diào)頻 4.無線電波的接收 ①電諧振:當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí),接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng),這種現(xiàn)象叫做電諧振。 ②調(diào)諧:使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程。調(diào)諧電路如圖所示。 通過改變電容器電容來改變調(diào)諧電路的頻率。 ③檢波:從接收到的高頻振蕩中“檢”出所攜帶的信號(hào)。 5.電磁波的應(yīng)用 廣播、電視、雷達(dá)、無線通信等都是電磁波的具體應(yīng)用。 雷達(dá):無線電定位的儀器,波位越短的電磁波,傳播的直線性越好,反射性能強(qiáng),多數(shù)的雷達(dá)工作于微波波段。 缺點(diǎn),沿地面?zhèn)鞑ヌ綔y(cè)距離短。中、長(zhǎng)波雷達(dá)沿地面的探測(cè)距離較遠(yuǎn),但發(fā)射設(shè)備復(fù)雜。 【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)】 |
|