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教学课题：　　　　　　　　　　　电磁振荡 敏陆印秋 敏陆 印秋 2007年12月 教学目标：1.掌握电磁振荡过程中各物理量的变化，控制振荡周期大小的方法； 2.理解并掌握麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的产生和特性。 教学重点：电磁振荡过程中各物理量的变化 教学难点： 教学器材： 教学过程： 教学随笔 一、电磁振荡 分析电磁振荡要掌握以下三个要点（突出能量守恒的观点）： ⑴理想的LC回路中电场能E电和磁场能E磁在转化过程中的总和不变。 ⑵回路中电流越大，L中的磁场能越大（磁通量越大）。 ⑶极板上电荷量越大，C中电场能越大（板间场强越大、两板间电压越高、磁通量变化率越大）。 因此LC回路中的电流图象和电荷图象总是互为余函数（见右图）。 电磁振荡的周期公式为：。 二、实例分析 １、电磁振荡过程中物理量的变化 C L 例１. 某时刻LC回路中电容器中的电场方向和线圈中的磁场方向如右图所示。则这时电容器正在_____（充电还是放电），电流大小正在______（增大还是减小）。 C L 分析：用安培定则可知回路中的电流方向为逆时针方向，而上极板是正极板，所以这时电容器正在充电；因为充电过程电场能增大，所以磁场能减小，电流也减小。 ２、电磁振荡的两种起振方式 a K b C1 L1L2C2K 例２. 右边两图中电容器的电容都是C=4×10-6F，电感都是L=9×10－4H，左图中电键K先接a，充电结束后将K扳到b；右图中电键K先闭合，稳定后断开。两图中LC回路开始电磁振荡t=3.14×10－4s时刻，C1的上极板正在____ a K b C1 L2 C2 K 分析：先由周期公式求出q，iO t5T/6=1.2π×10－4s，那么t=3.14×10－4s时刻是开始振荡后的5T/6。再看与左图对应的q-t图象（以上极板带正电为正）和与右图对应的i-t图象（以LC回路中有逆时针方向电流为正），图象都为余弦函数图象。在5T/6时刻，从左图对应的q-t图象看出，上极板正在充正电；从右图对应的 q，i O t 5T/6 三、电磁波。 ⑴要深刻理解和应用麦克斯韦电磁场理论的两大支柱：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。可以证明：振荡电场产生同频率的振荡磁场；振荡磁场产生同频率的振荡电场。 ⑵按照麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一的场，这就是电磁场。电场和磁场只是这个统一的电磁场的两种具体表现。 变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播开去，就形成了电磁波。 有效地发射电磁波的条件是： 频率足够高（单位时间内辐射出的能量P∝f 4）； 形成开放电路（把电场和磁场分散到尽可能大的空间离里去）。 电磁波是横波。E与B的方向彼此垂直，而且都跟波的传播方向垂直，因此电磁波是横波。电磁波的传播不需要靠别的物质作介质，在真空中也能传播。在真空中的波速为c=3.0×108m 例３、 一台收音机，把它的调谐电路中的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出，仍然收不到某一较高频率的电台信号。要想收到该电台信号，应该______（增大还是减小）电感线圈的匝数。 分析：调谐电路的频率和被接受电台的频率相同时，发生电谐振，才能收到电台信号。由公式可知，L、C越小，f越大。当调节C达不到目的时，肯定是L太大，所以应减小L，因此要减小匝数。 例４、 某防空雷达发射的电磁波频率为f=3×103MHZ，屏幕上尖形波显示，从发射到接受经历时间Δt=0.4ms，那么被监视的目标到雷达的距离为______km。该雷达发出的电磁波的波长为______m。 分析：由s= cΔt=1.2×105m，这是电磁波往返的路程，所以目标到雷达的距离为s /2=0.6×105m=60km；由c=fλ 图1-116 例５、 电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场来加速电子的。如图所示，在圆形磁铁的两极之间有一环形真空室，用交变电流励磁的电磁铁在两极间产生交变磁场，从而在环形室内产生很强的电场，使电子加速．被加速的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动。设法把高能电子引入靶室，就能进一步进行实验工作。已知在一个轨道半径为r=0.84m的电子感应加速器中，电子在被加速的4.2ms内获得的能量为120MeV．设在这期间电子轨道内的高频交变磁场是线性变化的，磁通量的最小值为零，最大值为1.8Wb，试求电子在加速器中共绕行了多少周？ 图1-116 　　分析：根据法拉第电磁感应定律，环形室内的感应电动势为E== 429V，设