第四章 电磁振荡与电磁波 单元学习课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第四章 电磁振荡与电磁波 德清县第六中学 何淑芬 星际探测器:旅行者1号 旅行者1号从20000000000km之外传回地球的照片 生活中要形成持续的水波,需要不断地击打水面,而通信技术中要产生持续的电磁波,则需要什么呢? 任务一:如何获得持续变化的电流? 假如有一个已经充满电的电容器与一个线圈连成电路会发生什么奇妙的现象呢? 当电容器放电结束时,由于线圈的存在,你觉得又发生什么奇妙的现象呢? 当线圈给电容器再次充满电后,你觉得该电路中还会发生奇妙的现象吗? 当电容器再次放电结束时,由于线圈的存在,此时这种奇妙的现象有何不同呢? 当线圈给电容器再次充满电时,此时奇妙的现象又会怎样? q/c t/s 0 0 i/A t/s 0 0 你能把上述奇妙的现象用图像表示出来吗?q表示电容器上极板所带电荷量,i表示该电路中的电流 E/N C-1 t/s 0 0 B/T t/s 0 0 E表示电容器两极板间的场强 B表示线圈中的磁感应强度 振荡电流 振荡电路 电磁振荡 振荡周期 电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间-T。 电磁振荡完成周期性变化的次数与所用时间之比称频率-f。 产生振荡电流的电路。 任务二:在电磁振荡现象中能量是如何转化的? E电/J t/s 0 0 E磁/J t/s 0 0 E电表示电容器两极板间电场能 E磁表示线圈中的磁场能 有能量损失时 无能量损失时或有能量补充时 任务三:电磁波的预言 麦克斯韦的电磁场理论假说 重新描述电磁感应现象 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 预言了电磁波的存在 E B i i 楞次定律+右手螺旋定则 E t O B t O B t O E t O B t O B t O E t O 变化的电场和磁场总是相互联系,形成不可分割的统一的电磁场 电磁波的形成与传播 不需要介质 真空中传播速度=光速c 麦克斯韦预言了光是电磁波, 他认为光是按电磁波规律传播的一种电磁振动。 电磁波的本质 任务四:电磁波的发现 感应圈 发射 振子 谐振器 接 收 B A 抛光的金属小球、感应圈、弯成环状的导线(赫兹) 与感应线圈相连的两个金属球间产生电火花时,周围空间出现了迅速变化的电磁场,而这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播,当电磁波到达导线环时,在导线环中激发出感应电动势,使导线环的空隙间也产生了火花——说明导线环接收到了电磁波。 还测得电磁波在真空中的速度等于光速c,证明了电磁波与光的统一性,证实了麦克斯韦的电磁场理论。 后人为纪念他,把频率的单位定为赫兹。 电磁波的物质性 电磁场的转换就是电场能量与磁场能量的转化 电磁波的发射就是辐射能量的过程 电磁波的传播就是能量传播的过程 电磁波的能量性 任务五:无线电波的发射 + + + - - - 在普通的LC振荡电路中,电场和磁场主要集中在电容器和线圈中,所以在电磁振荡中电场能和磁场能主要在电路中相互转化,辐射出去的能量(电磁波的形式)很少,那怎么样才能有效地发射电磁波呢? 振荡电路要有效发射电磁波需要具备两个特点: ①要有足够高的振荡频率f ——提高发射电磁波的本领 ②电磁场必须分散到足够大的空间 ——提高发射电磁波的效率 ? 普通的振荡电路 开放电路 天线 获得高频电磁振荡的其他方法——谐振腔 发射电磁波 传递信号 携带信号的高频电磁波——载波 使载波随各种信号而改变的技术——调制 调幅 调频 低频信号 高频电磁波 频率更高,穿透能力更强,辐射本领更强 调制 任务六:无线电波的接收 电磁波的发射 电磁波的传播 电谐振 电磁波的接收 调谐 调谐电路 解 调 放大 放大 任务七:电磁波谱及应用 $$