B3_电磁振荡和电磁波.ppt

* Maxwell 电磁理论： 变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场 电磁场以波的形式传播，形成电磁波。 赫 兹：1888年，用实验的方法证明了电磁波的存在 波波夫：1895年，发明无线电报接受机 1896年，演示了距离为250m的无线电报的传送 马可尼：1895年，改进了无线电发送天线装置 1897年，演示了9英里无线电联系 1899年，横跨英吉利海峡的无线电联系成功 1901年，从法国越过大西洋到达加拿大的无 线电通讯成功 1907年，获得诺贝尔物理学奖 赫兹（Hertz, H. R. ,1857-1894） 德国物理学家 用实验证实了电磁波的存在，并确认了电磁波是横波，具有与光类似的特性，并且做了两列电磁波的干涉实验，同时证实了在直线传播时，电磁波的传播速度与光速相同，从而验证了麦克斯韦的电磁理论的正确性。 1888年，成了近代科学史上的一座里程碑。赫兹的发现具有划时代的意义，它不仅证实了麦克斯韦发现的真理，更重要的是开创了无线电电子技术的新纪元。 为了纪念他的功绩，人们用他的名字作为频率的单位。 赫兹实验演示 一、振荡电路 L C ? K LC 电磁振荡电路 L + C (a) L + C (c) L C (b) L C (d) 第一节 电磁振荡 演示1 演示2 电磁振荡： 电荷和电流、电场和磁场随时间作周期性变化的现象 振荡电路： 产生电磁振荡的电路 无阻尼自由振荡电路：理想化的模型 电路中没有任何能量耗散(转换为焦耳热、电磁辐射等) 振荡方程： 振荡电路所遵循的方程 二、无阻尼电磁振荡的振荡方程 K A B LC 电磁振荡电路 设某时刻电路中电流为i，则自感电动势 ﹡ 无阻尼自由振荡中的电荷和电流随时间的变化 O ﹡ 电流的相位比电量的相位领先p/2 三、无阻尼电磁振荡的能量 电场能量和磁场能量不断的相互转化 总能量守恒 在无阻尼自由电磁振荡过程中： 四、LC电磁振荡与弹簧振子谐振动类比： 能量 t =T t =3T/4 t =T/2 t =T/4 t=0 弹簧振子 LC振荡 2．物理量的类比： F m k v x 弹簧振子 U L 1/C i q LC振荡 1．振动过程的类比： 例：已知LC电路中的电场能量与磁场能量之和为常量， 试由此导出LC电路的振荡方程。 证：电场能量 磁场能量 将上式对t 求导，得 一、电磁波的产生与传播 第二节 电磁波 LC振荡电路辐射电磁波的条件： 振荡频率足够高——辐射能量与频率的四次方成正比。 电路开放——LC是集中性元件，电场能量集中在电容器中，磁场能量集中在线圈中，为了把电磁能辐射出去，电路必须是开放型的。 + - + 振荡电偶极子 + - LC振荡电路演变为振荡电偶极子 不同时刻振荡电偶极子附近的电场线 + + + + + + + - 振荡电偶极子附近的电磁场线 振荡电偶极子可做为电磁波的波源 演示