1、11.4 电磁振荡电磁振荡 电磁波电磁波电磁振荡电磁振荡振荡电路的固有振荡电路的固有周期和固有频率周期和固有频率电电 磁磁 场场电电 磁磁 波波问题引入问题引入 打开电视机，你便能看到千里之外体育比赛的实况直打开电视机，你便能看到千里之外体育比赛的实况直播；打开手机，你便能与远在异地的亲友通话。是谁跨越播；打开手机，你便能与远在异地的亲友通话。是谁跨越千山万水，将这些声音、图像信号送到我们的面前？这位千山万水，将这些声音、图像信号送到我们的面前？这位神奇的神奇的“使者使者”就是电磁波。那么电磁波是怎样形成的呢就是电磁波。那么电磁波是怎样形成的呢？电视、无线电广播、移电视、无线电广播、移动通信等
2、都离不开电磁波。动通信等都离不开电磁波。它已经广泛应用于国防、通它已经广泛应用于国防、通信、天文、气象、航天、航信、天文、气象、航天、航海等各个方面。海等各个方面。问题引入问题引入 一、电磁振荡一、电磁振荡 1.振荡电流：振荡电流：大小和方向都做周期性变化的电流大小和方向都做周期性变化的电流。2.振荡电路：振荡电路：能够产生振荡电流的电路能够产生振荡电流的电路。3.LC 振荡电路振荡电路 由自感线圈由自感线圈L 和电容器和电容器C 组成的电路。组成的电路。4.LC电路产生振荡电流的过程：电路产生振荡电流的过程：LC 回路闭合瞬间，电容器下板带正电，上板带负电，回路闭合瞬间，电容器下板带正电，上
3、板带负电，电量最大，电场最强，电场能最大，电感中无电流。电量最大，电场最强，电场能最大，电感中无电流。电电容容器器开开始始放放电电后后，由由于于线线圈圈的的自自感感作作用用，电电流流只只能能从从零零逐逐渐渐增增大大，相相应应的的磁磁场场增增强强，磁磁场场能能增增大大，在在这这过过程程中中，电电容容器器上上电电量量减减小小，电电场场减减弱弱，电电场场能能减减小小，最最后后电电场能全部转化为磁场能。场能全部转化为磁场能。电容器放电完毕时，电量为零，极板间无电场，而此电容器放电完毕时，电量为零，极板间无电场，而此时电感中电流最大，磁场最强，磁场能最大。时电感中电流最大，磁场最强，磁场能最大。此此后后
4、，由由于于线线圈圈自自感感的的作作用用，电电流流只只能能按按原原方方向向慢慢慢慢减小，对电容器充电，最后磁场能全部转化为电场能。减小，对电容器充电，最后磁场能全部转化为电场能。电电磁磁振振荡荡：LC 回回路路里里产产生生振振荡荡电电流流的的过过程程中中，电电容容器器中中的的电电量量、电电场场、电电场场能能以以及及电电感感中中的的电电流流、磁磁场场、磁磁场场能都发生周期性的变化，这种现象叫做能都发生周期性的变化，这种现象叫做电磁振荡电磁振荡。此此后后，电电容容器器反反向向放放电电，产产生生跟跟以以前前相相反反的的电电流流。当当放电完毕时放电完毕时,电流又达到最大值，磁场能全部变为电场能。电流又达
5、到最大值，磁场能全部变为电场能。接接着着又又给给电电容容器器充充电电，充充电电完完毕毕时时，磁磁场场能能又又全全部部变变为电场能。为电场能。二、振荡电路的固有周期和固有频率二、振荡电路的固有周期和固有频率 电流完成一次全振荡所需要的时间，叫做电流完成一次全振荡所需要的时间，叫做振荡电流的周振荡电流的周期期。1s 钟能完成的全振荡的次数，叫做钟能完成的全振荡的次数，叫做振荡电流的频率。振荡电流的频率。振荡电路的周期和频率公式：振荡电路的周期和频率公式：从从 T 和和 f 的的表表达达式式可可以以看看出出，T 和和 f 由由电电路路本本身身的的性性质质决决定定，分分别别叫叫做做电电路路的的固固有有
6、频频率率和和固固有有周周期期。它它们们由由电容电容 C 和电感系数和电感系数 L 决定。决定。三、电磁场三、电磁场 麦克斯韦的电磁场理论：麦克斯韦的电磁场理论：变化的磁场在周围空间产生电场；变化的电场在周围变化的磁场在周围空间产生电场；变化的电场在周围空间产生磁场。空间产生磁场。如果在空间某处存在周期性变化的电场，那么在它邻如果在空间某处存在周期性变化的电场，那么在它邻近的区域必然产生周期性变化的磁场，这磁场又要在它周近的区域必然产生周期性变化的磁场，这磁场又要在它周围的区域产生电场。周期性变化的电场和磁场就这样相互围的区域产生电场。周期性变化的电场和磁场就这样相互激发，形成一个不可分割的统一
7、体，这就是激发，形成一个不可分割的统一体，这就是电磁场电磁场。如如果果空空间间存存在在电电磁磁波波，它它就就不不会会局局限限在在这这个个区区域域，而而要要由由近近及及远远地地向向周周围围空空间间传传播播，电电磁磁场场在在空空间间由由近近及及远远的的传播，形成电磁波。传播，形成电磁波。由由于于电电磁磁场场的的形形成成不不需需要要介介质质，所所以以电电磁磁波波在在真真空空中中也也能能传传播播，电电磁磁波波的的传传播播速速度度和和光光速速相相同同，在在真真空空中中的的传传播速度是播速度是3108 m/s，在空气中近似等于真空中的速度。在空气中近似等于真空中的速度。四、电四、电 磁磁 波波 电磁波在电
8、磁波在1个周期内传播的距离叫做个周期内传播的距离叫做电磁波的波长电磁波的波长（用（用表示）。电磁波的波长表示）。电磁波的波长、波速、波速v 和周期和周期T（频率（频率 f）之间）之间的关系为：的关系为：无线电波的波段无线电波的波段波段波段长波长波中波中波中短波中短波短波短波超短波超短波微波微波波波 长长3000m以上以上3000m200m200m50m50m10m10m1m1m0.001m频频 率率低于低于100kHz1001500kHz1500kHz6MHz6MHz30MHz30MHz300MHz300MHz300000MHz主主 要要用用 途途远距离通远距离通信、电报信、电报等等无线电广无
9、线电广播、航海播、航海等等无线电广无线电广播、电报播、电报等等无线电广无线电广播、电报播、电报等等广播、广播、电视、电视、导航等导航等电视、电视、雷达、雷达、导航等导航等 练练 习习 1.简述在简述在LC振荡电路中产生电磁振荡的过程。振荡电路中产生电磁振荡的过程。2.什么叫振荡电路的固有周期？它的大小跟哪些因素什么叫振荡电路的固有周期？它的大小跟哪些因素有关？有关？3.由由500 pF 的电容器和的电容器和 0.001H的线圈所组成的振荡电的线圈所组成的振荡电路，它的固有周期是多少？路，它的固有周期是多少？4.中中央央人人民民广广播播电电台台所所用用的的电电磁磁波波的的频频率率有有640 kHz和和7500kHz，试分别算出它们的波长。，试分别算出它们的波长。麦麦克克斯斯韦韦1831年年6月月13日日出出生生于于爱爱丁丁堡堡。16岁岁时时进进入入爱爱丁丁堡堡大大学学，三三年年后后转转入入剑剑桥桥大大学学学学习习数数学学，1854年年毕毕业业并并留留校校任任教教，两两年年后后到到苏苏格格兰兰的的马马里里沙沙耳耳学学院院任任自自然然哲哲学学教教授授，1860年年到到伦伦敦敦国国王王学学院院任任教教，1871年年受受聘聘筹筹建建剑剑桥桥大大学学卡卡文文迪迪什什实实验验室室，并并任任第第一一任任主主任任。1879年年11月月5日日在在剑桥逝世。剑桥逝世。麦麦 克克 斯斯 韦韦 简简 介介
