14.2-3电磁振荡电磁波发射和接收 .ppt

共 57 页 第二?三节电磁振荡?电磁波的发射和接收 情 景 设 置 (学生用书P77) 由麦克斯韦的电磁场理论我们知道,振荡的电场能在周围空间产生振荡的磁场,那么怎样才能获得振荡的电场(或磁场)呢?利用怎样的装置来产生振荡的电场呢? 深 化 探 究 (学生用书P77) 一?电磁振荡的产生和过程 1.振荡电流的产生和过程 (1)振荡起始,如下图所示. 将开关S掷向a使容器充电,待充电完毕后,将开关S掷向b,这一时刻起电容器开始放电,这时瞬间电路中电流为零,此时电容器里的电场为最强,电场能为最大,电路中的全部能量以电势能的形式储存在电容器的电场中. (2)放电过程:由于线圈的自感作用,放电电流由零逐渐增大,电容器极板上的电荷逐渐减少,电容器里的电场逐渐减弱.线圈的磁场逐渐增强,电场能逐渐转化为磁场能.放电完毕,电流达到最大,电场能全部转化为磁场能. (3)充电过程:电容器放电完毕后,由于线圈的自感作用,电流保持原来的方向逐渐减小,电容器将进行充电,线圈的磁场逐渐减弱,电容器里的电场逐渐增强,磁场能逐渐转化为电场能,充电完毕,电流减小到零.磁场能全部转化成电场能. (4)反向放电:放电完毕,再充电,这样不断循环,电路中出现电磁振荡. 2.电磁振荡 在振荡电路产生振荡电流的过程中,电容器极板上的电荷,极板间的电压,电路中的电流以及电容器两极板间的电场,线圈里的磁场,都发生周期性的变化的现象,叫做电磁振荡. 3.电磁振荡中的电流i,极板间电压U,极板上的电量q,电场能和磁场能之间的对应关系,如下图所示. 4.极板间电压U,电场能EE,磁场能EB随时间变化图象如下图所示. 5.阻尼振荡和无阻尼振荡 (1)无阻尼振荡:没有能量损耗的电磁振荡.无阻尼振荡必是等幅振荡,如下图(左)所示. (2)阻尼振荡:有能量损耗的振荡,若能量得不到补充,振幅会逐渐减小,如图下(右)所示. 二?LC振荡电路的周期和频率 (1)周期:电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间,用T表示. (2)频率:一秒钟内电磁振荡完成周期性变化的次数,用f表示. (3)影响周期或频率的因素:电容或电感增加时,周期变长,频率变低;电容或电感减小时,周期变短,频率变高. 三?电磁波的发射和接收 1.电磁波的发射 (1)有效发射电磁波,振荡电路必须具有的特点: 第一,要有足够高的振荡频率,理论研究证明:振荡电路向外辐射能量的本领与振荡频率密切相关,频率越高,发射电磁波的本领越大. 第二,振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间,这样才能有效地把能量辐射出去.用开放电路可以有效地把电磁波发射出去,如下图表示发射电路由闭合电路转化为开放电路. 2.无线电波的发射与调制 在电磁波的发射技术中,使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制.如下图所示为调制的装置. (1)调幅:使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变,这种调制方法叫做调幅(Am). 如下图所示. (2)调频:使高频电磁波的频率随信号而改变,叫做调频,如下图所示. (3)电磁波的发射方框图. 3.无线电波的接收 (1)电谐振:当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强,这种现象叫做电谐振.电谐振是电磁学上的共振现象. (2)调谐:使接收电路产生电谐振的过程叫调谐.能够调谐的接收电路叫调谐电路?调谐的方法一般是改变电路中的L或C. (3)解调:从接收到的高频电磁波中还原出所携带的信号波,叫做解调,调幅波的解调也叫检波. 4.电磁波的波段划分 波长大于1 mm的电磁波叫无线电波,无线电波可以分为若干波段,不同波段的无线电波的传播特点不一样.发射和接收所用的设备和技术也不相同,因此有不同的用途.见下表. 典 例 分 析 (学生用书P79) 一?有关电磁振荡的基本问题 例1:关于LC振荡电路中振荡电流,下列说法正确的是( ) A.振荡电流最大时,电容器两极板间的电场最大 B.振荡电流为零时,线圈中自感电动势为零 C.振荡电流增大的过程,线圈中的磁场能转化成电场能 D.振荡电流减小的过程,线圈中自感电动势增大 解析:本题考查的是电磁振荡产生的过程,振荡电流最大时,线圈中磁场能最大,电容器中电场能为零,场强为零,A选项是错误的.振荡电流为零的时刻,LC回路中振荡电流改变方向,这时电流的变化最快,即电流的变化率最大,线圈中产生的自感电动势最大,故B选项错误.振荡电流增大的过程,线圈中磁感应强度和磁场能也随着增大,这一过程是电场能向磁场能转化的过程,是电容器的放电过程,故C选项错误.振荡电流减小的过程,是磁场能转化为电场能的过程,也是电容器的充电过程,电流的变化率不断增大,振荡电流为零时,电流的变化率为最大,线圈中自感电动势为最大,故D选项正确. 答案:D 巩固练习1 如图所示,某瞬间回路