电磁振荡与电磁波（改）ppt课件.pptx

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1、§17—1振荡电路电磁振荡§17—2电磁波的产生和辐射§17—3电磁波的基本性质§17—4电磁波的能量§17—5电磁波谱第十七章COLLEAGEPHYSICSII电磁振荡和电磁波•了解电磁波产生与传播的条件•掌握电磁波的基本性质COLLEAGEPHYSICSII教学要求电路中电压和电流（或电荷）的周期性变化称为电磁振荡。产生电磁振荡的电路称为振荡电路。LACKB+COLLEAGEPHYSICSII振荡过程：电路中电荷、电流作周期性变化,相应地电场、磁场能量亦作周期性变化,且不断相互转化。电路中能量没有损耗。最简单的振荡电路就是LC电路。L、C是储能元件,能量

2、转换是可逆的。§17-1振荡电路、电磁振荡1.无阻尼自由振荡只含L和C的电路是理想的无阻尼自由振荡电路。振荡电路中，电荷和电流随时间变化的规律方程称为振荡方程。在无阻尼下（R=0）任一时刻电容两端的电压和电感线圈两端电压应相等。有：LdIqdtCIdt将dqd2qqLCdt21代入得LCCOLLEAGEPHYSICSII1令2dq1qLCdt22则所以电磁振荡也是谐振动。COLLEAGEPHYSICSIIqQ0cos(t))2I0cos(tQ0sin(t)Idtdq即:电流的相位比电量超前/2q为任意时刻电容

3、器上的电量,Q0为电量振幅，是初相,是振荡角频率。在无阻尼自由振荡中，电量振幅Q0和电流振幅I0都保持不变，它们和均由初始条件决定。dq1方程的解为：qLCdt22-C++-LLC振荡电路无阻尼电磁振荡有如下特点：（1）电荷和电流都随时间作周期性变化，但电流的位相比电荷的位相超前/2。otI0Q0LC1周期和频率分别为T2LCCOLLEAGEPHYSICSII2LC1无阻尼自由振荡的圆频率为（2）无阻尼电磁振荡的总能量守恒在任一时刻，电路中电流为I，极板上电荷为q则电容器具有的电能：cos2(t)2C2Cq2Q20Eesin

4、2(t)2Ct)sin(12E1LI22202220LQQm电感具有的磁能：电路中的总能量为：20COLLEAGEPHYSICSII2012C2LIQWEEme表明:LC电路中的磁场能量和电场能量都随时间作周期性变化,总能量为：Q2CLI0W总EeEm202可见,在无阻尼自由振荡电路中,电场能量和磁场能量不断地相互转化,但其总和保持不变,电磁场能量守恒。能量守恒的条件：1、电路中电阻必须为0，没有能量消耗；2、电路中没有任何新注入的能量；3、电路中电磁场能量亦不能以电磁波形式辐射出去。COLLEAGEPHYSICSII从电磁

5、振荡的公式和谐振动的公式相比，可以看出物理量间的类似：QxIULm1/Ck因此从机械振动得到的知识可推广用于电磁振荡中。例如弹簧振子的振荡周期kmT2换成相应的量就可得到电磁振荡的周期T2LCCOLLEAGEPHYSICSII电能Q2/2C势能kx2/2；磁能LI2/2动能mV2/2在无阻尼自由振荡过程中，没有能量损耗，电量振幅和电流振幅都不变，又称等幅振荡。在实际电路中都有电阻存在，因此电磁能量要转化为焦耳热而消耗掉一部分；不仅如此，电路还要辐射电磁波（有能量辐射）。因此振荡时能量要减小，即振幅随时间减小，这样的振荡叫阻尼振荡或减幅振荡。

6、（类似机械阻尼振动）。最后振荡将停止。KLACB+RotIQ阻尼振荡COLLEAGEPHYSICSII当外加电动势的频率和振荡电路的固有频率相等时，电流振幅最大。称为电磁共振（和机械共振类似）。0sint受迫振荡COLLEAGEPHYSICSIILRC如果在电路中加一周期性变化的外加电动势，就可以维持振荡的振幅不变。称为受迫振荡（这和机械的受迫振动类似）。受迫振荡开始时情况复杂，达到稳定状态后，振荡频率就是外加电动势的频率。tDHdlILsds麦克斯韦的电磁场理论的基本概念是：变化的电场激发涡旋磁场COLLEAGEPHYSICS

7、IItBEdlLsds变化的磁场激发涡旋电场若空间某处有变化电场（或变化磁场）存在，它将在邻近的区域激发涡旋磁场（或电场），这被激发的涡旋磁场（或电场）也是变化的，它又在较远的区域中激发涡旋电场（或磁场）涡旋电场和涡旋磁场相互激发，闭合的电力线和磁力线相互套合，这样变化的电场和变化的磁场就由近及远地向外传播而形成电磁波。（左旋）（右旋）§17-2电磁波的产生和辐射tt由E引起H（右旋）由B引起E（左旋）电磁波的形成：变化的电场和变化的磁场不断地交替产生，由近及远以有限的速度在空间传播电磁波和机械波的区别在于：机械波是传播波的媒质质

8、点作振动。电磁波是电场强度矢量和磁场强