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电磁振荡.doc

上传人:nacm35 文档编号:8750021 上传时间:2019-07-10 格式:DOC 页数:5 大小:104.50KB
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资源描述

1、- 1 -第十八章 电磁场和电磁波人类经历的三次工业革命,事实上是生产方式的革命、能量利用方式的革命和信息革命。推动三次工业革命的主将和楔机都和物理学史上的重大事件有关(瓦特和蒸汽机、法拉第和电动机、麦克斯韦和电磁波) 。而在力学领域和电学领域,人们的研究历程似乎有着惊人的相似在力学,人们开始研究力与运动的规律,然后发现了振动和波的独特性质,即它们能够传递能量和信息。对于电和磁,从研究场和力、研究粒子运动,到研究能量传递,到最后,归入电和磁的信息功能的研究(研究它们自身的信息,和把它们作为一种信息的载体进行研究) 。无线电广播是利用电磁波传播的,电视广播也是利用电磁波传播的,导弹,人造地球卫星

2、的控制以及宇宙飞船跟地面的通信联系都是利用电磁波。那么,电磁波是什么呢?它是怎样产生的?有些什么性质以及怎样利用它来传递各种信息呢?这一章就要研究这些问题。要了解电磁波,首先就要了解什么是电磁振荡。本章分四单元。第一、二节为第一单元,介绍电磁振荡及其周期和频率;第二、三节为第二单元,讲电磁场和电磁波;第四六节为第三单元,讲无线电波的发射、接受及其应用。本章的要求都不是太高,从功利性的角度看,考试的分量也不大。但从和高一级学校知识衔接、和现代科学技术的衔接的角度看,本章有着非同寻常的意义,希望大家重视。191 电磁振荡【教学目的】1、知道 LC 振荡电路的构成2、会从电磁感应的角度和能量的角度解

3、释电磁振荡形成的过程【教学重点】从能量的角度解释电磁振荡形成的过程【教学难点】用自感解释电磁振荡的形成,振荡电流和自感电流的关系【教具】LC 振荡演示模板,灵敏电流机,示波器【教学过程】、引入我们知道,机械波是机械振动产生的,与此类似,电磁波是有电磁振荡产生的。能够形成电磁振荡的电路很多,今天我们看一种典型的、相对简单的电磁振荡电路一、电磁振荡的产生演示:教材 P237 图 18-1 实验a、电路元件介绍;b、指导学生观察实验现象;- 2 -c、对比演示撤去 L 后,直接放电的效果。学生:观察电流计指针偏转情况通过刚才的对比实验,我们已经发现,由于电容器和电感线圈的特殊组合,致使电路中的放电电

4、流形成了一种大小和方向呈现周期性变化的规律。我们把这种特殊的电路称为1、LC 振荡电路这种和交流电类似的电流叫做振荡电流振荡电流的定量规律怎样?演示:用示波器观察振荡电流的变化规律学生:观察、描述正弦规 律。原来 LC 电路的振荡电流和正弦交流电的规律一样。但是,在 LC 电路中并不存在交流发电机,它是怎样形成这样特殊电流的呢?放电过程的“放大” ,没有自感线圈 L 和有自感线圈 L 对比分析;放电“完毕”时刻的分析,电流为零,但电流变化率很大,故自感电动势“拉动”电荷继续流动电流方向相同反向充电过程形成;但是,实际的振荡电流事实上是(假设没有自感线圈)放电电流和自感电流的合效果,这就给整体的

5、规律研究带来一定的困难。在高一级学校教材,对振荡电流的研究引进了高等数学的工具(接微分方程) 。因此,我们这里援用另一个工具去研究振荡过程的形成。从刚才的过程中我们可以看到,电感线圈 L 起到了至关重要的作用。正象力学力学领域分析问题有动力学和能量动量两大途径一样,其实,对 LC 振荡的形成也可以从能量的角度去分析。2、LC 振荡的形成板图(图 1)如果没有电感线圈 L 的存在,放电过程是短暂的,从能量的角度看,为什么会这样呢?学生:电场能转化为焦耳热,而 这个过程是不可逆的。有了 L 后,能量的转化有了什么变化呢?放电、充电电流绝对数减小,焦耳热功率减小;L 中的磁场形成磁场能的存储,而这是

6、一种类似势能的可以逆向转化的能量(非耗散性能量对应功率称“无功功率” ) 。师生活动:具体对应板图 1 分析五个特殊状态的 E 电 和 E 磁 的情况 ;分析四个过程的 E 电和 E 磁 的 转化情况- 3 -看到这个过程的能量分析,我们发现 LC 振荡和力学领域的什么运动相似?学生:简谐运动(或单摆)。电磁振荡和机械振动的激发过程虽然有着本质的不同,但它们的变化规律是相同的,能量的转化方式也非常类似,希望大家在理解电磁振荡时,参照一下以往的知识,将会大有裨益。二、阻尼振荡和无阻尼振荡LC 振荡的焦耳热虽然比直接放电要少,但毕竟是存在的。前面的实验大家也看到了,振荡的电流的持续时间长不长?学生

7、:不长。我们把这样的振荡成为 阻尼振荡如果要使振荡持续进行,势必要持续地给电路补充能量,这样,电流就复杂了补充能量的电路称为补偿电路,经过这样的补偿后,振荡电流就成为等幅的了。我们把这样的振荡成为无 阻尼振荡 (或等幅振荡) 。看到这两个名词,我们又可以马上联想到电磁振荡和机械振动的相似性。演示:阻尼振荡和等幅振荡三、小结本节课,我们介绍了电磁振荡的电路和振荡电流的特征,并主要从能量的角度分析了电磁振- 4 -荡形成的过程。为了检验所学,这里看两个思考题1、电磁振荡和交流电有什么相同点和不同点?学生:思考、讨论2、在 LC 的回路中,电流 it 的关系如图2 所示,则下列分析情况正确的是( )

8、A、t 0 时刻电路的磁场能正在减小 B、t 1t 2 时间电路中的电量正在不断减少C、t 2t 3 时间电容器正在充电D、t 4 时刻电容中的电场能最大。学生:思考、答问(答案:D)四、作业布置阅读教材;教材 P1195 第(1) (2)题 ,上作业本;学海导航物理(下) P103104“巩固提升”A 组,做在书上【板书设计】注意“教学过程”的 带框字符 ,即是板书计划。【教后感】【阅读材料】三次工业革命第一次工业革命第一次工业革命(1750 年1830 年左右)的基本特点是机器的出现替代了人手。以蒸汽机为主要标志的第一次工业革命,首先在英国,然后在西方各国迅猛发展起来。在生 产方式上,瓦特

9、蒸汽机的 发明为最终实现由工场手工业向机器大工业的变革提供了强大的杠杆。由于生 产方式的变革,整个社会生产面貌也为之一新。同时也为生产关系领域里发动了一场深刻的革命,推动了社会的发展。第二次工业革命第二次工业革命最显著的成就是电力的广泛应用,列宁指出“电力工业是最能代表最新技术成就,代表 19 世纪末 20 世纪初的资本主义的一个工业部门。 ”电力广泛应用的理论基础是 1831 年英国科学家法拉第发现电磁感应现象。一系列电气发明有:1866 年德国人西门子制成发电机;19 世纪 70 年代实际可用的发电机问世;电动机的发明,使电力成为补充和取代蒸汽动力的新能源;电灯、电车 、电焊、电影放映机等

10、的相继问世;1882 年法国人德普勒发现了远距离送电的方法;美国人爱迪生建立第一个火力发电站,把输电线联 成网络,等等。此外,第二次工业 革命还包括:内燃机的 创制和使用;4 电讯事业的 发展(1844 年,摩尔斯试拍有线电报成功,打下了近代电讯事业的基础。第二次工业革命时期, 电讯事业广泛地 发展起来。1876 年,苏格兰人贝尔试通电话成功,爱 迪生等人在贝尔发明的基础 上作了重要改进,使 电话通讯很快 风行全球的许多国家。无线电的发明是 19 世纪末最为重要的技术成就之一。 1888 年,德国科学家赫 兹发现了电 磁波。1896 年,俄国人波波夫首次把无线电报拍- 5 -到 250 米远的

11、地方,而意大利人马 可尼制出了无线电通讯设备。 1899 年,马可尼在英法之间发报成功;1901 年,横越大西洋发报成功。近代 电讯事业 的发展, 为快速传递信息提供了方便。从此世界各地的经济、政治和文化联系进一步加强);化学工业的建立(化学工业是第二次工业革命时期出现的新兴工业部门。在无机化学工业方面,六七十年代发明了生产纯碱和硫酸的新方法,使 这两种化学工业的基本原料的综合利用得到迅速的发展。在有机化学工 业方面,对 煤焦油的 综合利用,促成了一系列新发明和新产品的出现,如化肥、化学 药品、人造染料等。利用化学合成方法,美国人发明了塑料,法国人发明了人造纤维。1867 年诺贝尔发明了炸药,八十年代制造了无烟炸药。化学工业的发展,极大地改 变了人们的生活)等等。第三次工业革命第三次工业革命兴起在 20 世纪四五十年代,即第二次世界大 战结束后。兴起的标志:以原子能技术、航天技术、 电子计算机的应用为代表,还包括人工合成材料、分子生物学和 遗传工程等高新技术。第三次工业革命的特点:1科学技术在推动生产力的发展方面起着越来越重要的作用,科学技术转化为直接生产力的速度加快。 2科学和技 术密切 结合,相互促进。3科学技 术各个 领域之间相互渗透。

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