欢迎来到天天文库
浏览记录
ID：82416525
大小：239.02 KB
页数：12页
时间：2023-09-27
《高二物理竞赛课件：能流、能流密度和能量密度》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
能流、能流密度和能量密度
1可见，对于任意小质元，小质元的总机械能讨论：1）在波动传播的介质中，任一小质元的动能、势能、总机械能均随作周期性变化，且变化是同位相的.dEk、dEP、dE同时达到最大同时达到最小（平衡位置处）（位移最大处）
2小质元具有的势能为dV=Sdx为小质元的体积，故
3定量分析：x点质元的相对形变位移最大处：质元动能最小,形变势能也最小.平衡位置处：质元动能最大,形变势能也最大.x点质元的振动速度x点质元的振动位移对于任意小质元，
4最大位移处，小质元的速度最小，相对形变也最小.平衡位置处，小质元的速度最大，相对形变也最大.2）任一小质元都在不断地接收和放出能量(dEk、dEP、dE均随时间周期性变化)，即不断地传播能量，其机械能不守恒.波动是能量传递的一种方式.
5在孤立的振动系统中，Ek、EP相互转换，系统的总机械能(振动能量)守恒。而对于波动来说，由于介质中各部分由弹性力彼此相联，使得振动在其中传播。任一质元的总机械能(波动能量)不守恒，而是随时间周期性地变化，波动能量中dEk、dEP同时达到最大，同时为零。3)波动能量与振动能量的区别：
6平均能量密度：一个周期内能量密度的平均值能量密度是随时间周期性变化的，其周期为波动周期的一半。平均能量密度与振幅平方、频率平方和质量密度均成正比。能量密度能量密度：单位体积内波的能量。
7对于某一体积元，随着质点趋近平衡位置，体积元的能量从零达到最大，这是能量的输入过程；然后，随着质点离开平衡位置、趋近最大位移，体积元的能量又从最大减到零，这是能量输出的过程，周而复始。介质中并不积累能量，因而它是一个能量传递的过程，或者说波是能量传播的一种形式；波动的能量沿波速方向传播。该体积元在一个周期内的平均能量密度保持不变：
8能流、能流密度能流：单位时间内垂直通过某一截面的能量，又称能通量。能流也是随时间周期性变化的，测量的应是其平均值.单位：焦耳/秒(J•s-1)，瓦(W)设波速为u，在时间内通过垂直于波速截面的能量:能流
9平均能流：在一个周期内能流的平均值，它等于单位时间内垂直通过某一截面的平均能量,平均能流密度：单位时间内垂直通过某一单位截面的平均能量，通常称为能流密度或波的强度。声学中声强就是上述定义之一例能流密度矢量(坡印廷矢量)：单位：J•s-1•m-2，W•m-2含义:描述波的能量强弱.与波速方向相同。能流密度是矢量，其方向
10例1.证明球面波的振幅与离开其波源的距离成反比，并求球面简谐波的波函数.证：介质无吸收，通过两个球面的平均能流相等.即式中为离开波源的距离，为处的振幅.
11例2：一球面波源的功率为100W，则距波源10m处，波的平均能流密度I是多少？解：（W•m-2）功率就是单位时间内，从波源发出的总能量。因此，它就是通过整个球面的平均能流。
此文档下载收益归作者所有
举报原因
联系方式
详细说明
内容无法转码请点击此处
