大学物理（张洁）第17章 电磁振荡与电磁波.pptVIP

* 一, LC电路中的电磁振荡 1,LC电路的振荡方程及其解 分析一个电阻为0的LC电路： 第1节 电磁振荡 但是，电流的振动不叫振动，而叫“振荡”。 L C 任一时刻系统总能量不变，即 W=常量， 其解为 或 而 W= Wm + We 可见LC电路中q、i、We、Wm都在振动。 一, LC电路中的电磁振荡 第1节 电磁振荡 结论： (1) We 、W m 随时间周期性变化，总能量守恒; (2) Wtol ? qm2; (3) 能量频率是振荡频率 2 倍，且 磁能极大值 电能极大值 2,LC电路中的能量 一, LC电路中的电磁振荡 第1节 电磁振荡 3,LC电路中能量转换过程 一, LC电路中的电磁振荡 第1节 电磁振荡 3,LC电路中能量转换过程 一, LC电路中的电磁振荡 3,LC电路中能量转换过程 第1节 电磁振荡 L C C放电: L C W W W W C L L C C放电: C充电: C充电: 二, 受迫阻尼电磁振荡 第1节 电磁振荡 C L ～ LC电路不可能无电阻，导致系统中的电流 越来越弱。 对比受迫阻尼机械振动， 稳定解为 为维持电流，须加一交变电源， 于是 共振——电共振。 一般地人们用外部震荡电压维持电路中的电流震荡。 R 于是 其中 其中 由极值条件dI0/dw’ = 0得 时I0取极值， 这时电路发生 前面我们讲到，麦克斯韦预言电磁波， 怎么预言的呢？ 一,预言电磁波 第2节 电磁波 在线性各向同性介质中，当没有源时，Maxwell方程为 对第3个公式两边同时求旋度， 同理 这两个方程都是典型的波动方程。 可见电场和磁场可以波动。 二,电磁辐射 第2节 电磁波 L C L C L C 实际中，往往被做成了线，而不是面。 二,电磁辐射 第2节 电磁波 “实际中做成了线”意味着电容极板变成了导线，而线状“极板” 上的电荷在交变频率足够快的情况下成了两端成 “+” “-” 分布的 电荷，进一步可以看作是交变的电偶极子——振荡电偶极子。 二,电磁辐射 第2节 电磁波 而振荡电偶极子上的电流会在其周围可以产生下图所示的磁场， 交变的磁场又产生交变的电场： “实际中做成了线”意味着电容极板变成了导线，而线状“极板” 上的电荷在交变频率足够快的情况下成了两端成 “+” “-” 分布的 电荷，进一步可以看作是交变的电偶极子——振荡电偶极子。 二,电磁辐射 第2节 电磁波 而振荡电偶极子上的电流会在其周围可以产生下图所示的磁场， 交变的磁场又产生交变的电场： “实际中做成了线”意味着电容极板变成了导线，而线状“极板” 上的电荷在交变频率足够快的情况下成了两端成 “+” “-” 分布的 电荷，进一步可以看作是交变的电偶极子——振荡电偶极子。 二,电磁辐射 第2节 电磁波 而振荡电偶极子上的电流会在其周围可以产生下图所示的磁场， 交变的磁场又产生交变的电场： “实际中做成了线”意味着电容极板变成了导线，而线状“极板” 上的电荷在交变频率足够快的情况下成了两端成 “+” “-” 分布的 电荷，进一步可以看作是交变的电偶极子——振荡电偶极子。 二,电磁辐射 第2节 电磁波 而振荡电偶极子上的电流会在其周围可以产生下图所示的磁场， 交变的磁场又产生交变的电场： “实际中做成了线”意味着电容极板变成了导线，而线状“极板” 上的电荷在交变频率足够快的情况下成了两端成 “+” “-” 分布的 电荷，进一步可以看作是交变的电偶极子——振荡电偶极子。 三,平面电磁波 第2节 电磁波 1,平面电磁波 电磁波波动方程 有一对特解 其中 为常矢量。 这时，对某个时刻，相位为常数(波阵面) 的意义是： x y z o 意味着 相位相等的点构成一个平面。 三,平面电磁波 第2节 电磁波 1,平面电磁波 电磁波波动方程 有一对特解 其中 为常矢量。 这时，对某个时刻，相位为常数 意味着 这说明 任意 即 或 因此 又叫传播矢量。 三,平面电磁波 第2节 电磁波 对比， 2,平面电磁波的性质 把电磁波波动方程 与机械波波动方程 电磁波的速度为 可以知道， ① 电磁波速度 光的折射率 三,平面电磁波 第2节 电磁波 代入 2,平面电磁波的性质 设电磁波的电场和磁场为 得 ② 平面电磁波的电场与磁场 于是 或 三,平面电磁波 第2节 电磁波 2,平面电磁波的性质 ② 平面电磁波的电场与磁场 三,平面电磁波 第2节 电磁波 2,平面电磁波的性质 ②