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1、第二､三节 电磁振荡､电磁波的发射和接收知识梳理图(学生用书P77)电磁振荡电磁波的发射和接收知识点1.电磁振荡的产生和过程2.电磁振荡的周期公式3.调制和解调情景设置(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
2、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
3、)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.时刻t0T/4T/23T/4T电荷量q最多0最多0最多电压U最大0最大0最大电场能E最大0最大0最大电流i0最大0最大0磁场能Ei0最大0最大04.极板间电压U,电场能EE,磁场能EB随时间变化图
4、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.其中L为线圈的自感系数,C为电容器的电容,L的单位亨利(H),C的
5、单位法拉(F),T的单位秒(s),f的单位赫兹(Hz).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.发射电路由闭合电路变成开放电路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
6、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
7、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1mm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.无线电波的波段划分波段波长频率传播方式主要用途长波30000~3000米10~100千赫地波超远程无线电波通讯和导航中波3000~200米100~1500千赫地波和天波无线电波广播电报､通信中短波200~50米1500~6000千赫短波50~10米6~30兆赫天波微波米波10~1米30~300
8、光赫近似直线传播广播电视导航分米波10~1分米300~3000兆赫直线传播电视雷达导航厘米波10~1厘米3000~30000兆赫毫米波10~1毫米30000~300000兆赫典例分析(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
