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1、电磁振荡、电磁波 吕叔湘中学 庞留根 2004年9月,一、电磁振荡 电路中的电荷和电流以及跟它们联系的电场和磁场作周期性变化的现象。 在电磁振荡过程中产生的大小、方向周期性变化的电流叫振荡电流。 产生振荡电流的电路称为振荡电路。,注意: 1. 在没有能量损失的电磁振荡过程中，电场能和磁场能的总和保持不变。 2. 电场能决定于电荷q，磁场能决定于电流i 3. 当电容器上的电荷q、电压u 最大时电路中电流i =0 当q、u为0时, 线圈中的磁场B和电路中电流i 最大。,电磁振荡的周期和频率,电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫周期T， 1秒内完成周期性变化的次数叫频率f。,LC振荡电路的固有周期
2、,固有频率,C越大T越大是因为：加在电容器上的电压一定时，电容C越大，它容纳的电量就越多，放电和充电的时间就越长，周期就越大； L越大T也越大是因为： L越大，自感阻碍变化的作用就越强，电容放电和充电需要的时间就长。 实践中需要改变振荡电路的固有周期或固有频率，如改变较大可改变线圈的电感，如改变不太大可调节可变电容器的电容。,电磁场,1. 周期性变化电场和周期性变化的磁场总是相互联系着的，形成一个不可分割的统一体，这就是电磁场。,2.麦克斯韦的电磁理论的两大支柱： 变化的磁场在其周围空间产生电场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，不均匀变化的 磁场产生变化的电场，周期性变化的磁场则产生的同频率周期
3、性变化的电场。 变化的电场在其周围空间产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，不均匀变化的电场产生变化的磁场，周期性变化的电场则产生的同频率周期性变化的磁场。,二、电磁波 空间中某处电场交变变化就在周围空间产生交变磁场，交变磁场又在周围空间产生交变电场，电场和磁场就这样交替变化逐渐由变化的区域传播出去形成电磁波。电磁场由近及远地传播，就形成电磁波。 麦克斯韦电磁场理论的这个预言已为赫兹实验证实。,不同频率的电磁波在真空中传播的速度相同，都等于c=3.00108m/s 。在介质中电磁波的传播速度v小于c，若介质折射率为n，则 v = c / n,电磁波的传播速度v与频率f、波长的关系是 v=f电
4、磁波由一种媒质进入另一种媒质时频率不变，传播速度和波长会发生变化。,LC振荡电路发射的电磁波的波长。,三、电磁波的发射 要有效地向外发射电磁波，对振荡电路的要求是：(1)振荡频率足够高，振荡电路辐射电磁波的能量与频 率的4次方成正比； (2)振荡电路的电场和磁场尽可能分散到尽可能大的空 间，采用开放电路； (3)振荡电路的天线的长度与发射电磁波的波长相差不 多。,调制使高频电磁波随低频信号变化的过程叫调制。 使高频振荡电流的振幅随信号改变叫调幅， 使高频振荡电流的频率随信号改变叫调频。 一般无线电广播是调幅，立体声广播是调频， 电视的图象信号的传递是调幅， 电视的声音信号的传递是调频。,四、电
5、磁波的接收,天线中接收到各调幅广播电台发射的调幅波，产生感应电流。,调谐为了选出所要听的电台要经过调谐，即调节LC振荡电路的电容C 或电感L ，使振荡电路的固有频率与所要接收电台的频率相等，振荡电路产生电谐振，接收该电台的电流最强，其他电台的电流很弱。,检波调谐电路选出的电台的电流是调幅高频振荡电流，为了从其中取出声音信号需要进行检波。利用二极管的单向导电性把调幅高频振荡电流变成单向脉动电流，其中的高频成分通过电容器旁路掉，声音信号电流则通过耳机还原成声音。,晶体二极管的导电特性是单向导电性。 当二极管正极电势高于负极时，二极管导通，有电流流过二极管，二极管表现出对电流的阻碍作用很小。 当二极
6、管负极电势高于正极(反向电压)时，二极管截止，只有极小的电流流过二极管，表现出对电流的阻碍作用很大。 对理想二极管可认为：导通时二极管电阻为零，截止时二极管电阻无穷大。,二极管的好坏可用欧姆表判定，好的二极管正极接黑表笔、负极接红表笔时电阻应很小，负极接黑表笔，正极接红表笔时电阻应很大，否则就不是好二极管。二极管的单向导电性可用来整流(把交流电变成直流电)、检波、稳压等。,(A)电容器C放电，A板上正电荷逐渐减小，LC回路中电流逐渐增大，当t=T/4时电流达到最大 (B)电容器C放电，A板上正电荷逐渐减少，LC回路中电流逐渐减小，t=0时放电电流最大 (C)电容器C被充电，B板上正电荷逐渐增多
7、，LC回路中电流逐渐减小，到t=T/4时电流为零 (D)电容器C被充电，A板上正电荷逐渐增多，LC回路中电流逐渐减小，到t=T/4时电流为零,1、如图所示，L是直流电阻可以忽略的电感线圈，LC振荡电路工作时的周期为T，在t=0时断开电键K，则在0到T/4这段时间内，下列叙述正确的是（ ）,点拨：K接通时，L的电阻为0，所以UC=0 q=0 IL最大,C,2、一个无线电发射机,要使它发射的电磁波的波长由1变为21,保持振荡电路中的电感不变,则电路中的电容将变为 原来的 ( ) (A) 2倍 (B) 4 倍 (C) 倍 (D) 倍,B,3、LC回路中电容两端的电压u 随时间t 变化的关系如图所示（
8、 ） (A)在时刻t1，电路中的电流最大 (B)在时刻t2，电路的磁场能最大 (C)从时刻t2 至t3，电路的电场能不断增大 (D)从时刻t3至t4，电容的带电量不断增大,B C,4、要使开放式振荡电路发射的电磁波的频率增大，可以采用的方法是( ) (A)提高电容器的充电电压 (B)将电容器的动片旋出一些 (C)增大电感线圈的匝数 (D)将软铁心插入线圈中,B,5、在LC振荡电路中，下列说法正确的是 ( ) (A)电容器充放电一次，所用的时间是一个周期 (B)电感线圈的电感量增大时，电容器的充、放电过程变慢 (C)回路中电流最大时，电感线圈两端的电压为零 (D)从电容器放电开始计时，当 (k=
9、1，2，) 时电流为零。,B C D,6、关于电磁场的理论,下面的说法中,正确的是 ( ) (A) 变化的电场周围产生的磁场一定是变化的 (B) 变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的 (C) 均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的 (D) 振荡电场周围产生的磁场也是振荡的,B D,7、关于振荡电路的下述说法中,正确的是 ( ) (A) 电容器带电量为零的时刻,振荡电流达到最大值 (B) 振荡电流做周期性变化,每秒钟变化的次数为 (C) 电容器充电时,磁场能逐渐转化为电场能 (D) 振荡电流减小时,电场能逐渐转化为磁场能,A B C,8、在LC振荡电路中产生振荡电流的过程中，理想的情况是能
10、量没有损耗，振荡电流的振幅保持不变。但实际的振荡电路如果没有外界能量的及时补充，振荡电流的振幅总是要逐渐减小。下面的几种情况中，哪些是造成振幅减小的原因（ ） (A)电路中电阻对电流的阻碍作用 (B)线圈中铁芯内感应电流产生热量 (C)线圈自感电动势对电流的阻碍作用 (D)向空间辐射电磁波,A B D,9、用一个平行板电容器和一个线圈组成LC振荡电路,要增大电路发射电磁波的波长,可采用的办法是 ( ) (A) 增大电容器两极板间的距离 (B) 减小电容器两极板间的距离 (C) 减小电容器两极板间的正对面积 (D) 在电容器两极板间插入电介质,B D,10、按着麦克斯韦磁场理论，以下说法中正确的
11、是 （ ） （A）稳定的电场周围产生稳定的磁场，稳定的磁场周围产生稳定的电场 （B）变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场 （C）均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场 （D）振荡电场周围产生同频率的振荡磁场，振荡磁场周围产生同频率的振荡电场,B C D,11、波长为1.5mm的电磁波的频率为_ Hz，周期为 _ s,21011,510 -12,12、在LC振荡回路中，L2104H，C2106F，则电容器的带电量从最大变为零经过的最短时间为 s,3.1410-5,13、LC振荡电路中电感线圈的L16H，电容器的C144pF，这电路的固有频率f= Hz，向外辐
12、射的电磁波的波长_ m,f=1/T=3.3106 Hz,cT= 0.9 m,3.3106,0.9,14、图中正弦曲线表示LC振荡电路中电流随时间变化的图像，若以回路中顺时针方向为电流正方向，以电容器上方极板带正电时极板上的电压为正，请在图示坐标中画出电容器极板上电压变化曲线的示意图。,解：t=0时，顺时针方向的电流从0开始增大，则电容器下板的正电荷从最大开始放电，此时上板带负电，电量最大，电压也为负的最大值。,画出ut图线如图示。,15、如下图所示的LC振荡回路中振荡电流的周期为2102s自振荡电流沿反时针方向达最大值时开始计时，当 t1=3.4102s时，电容器正处于_（填充电、放电、充电完毕或放电完毕）这时电容器上极板_（填带正电、带负电或不带电）,解：t= 0 时电流沿反时针方向达最大，表明电容器上板的正电荷刚好放电结束，电量q=0。以上板带正电为正值，画出 qt图线如图示，,t1=3.4102s=1.7T,1.5Tt1=1.7T1.75T,充电,正电,