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大学物理学第11章--电磁振荡电磁波

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卖家[上传人]：梦**

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1、1,第11章电磁振荡电磁波,随时间变化的电场、磁场相互激发的规律可使电、磁能在空间传播,本章研究产生电磁波的物理机制以及电磁波的特性。,麦克斯韦方程组揭示了变化的电磁场能在空间传播，光是电磁波,2,回顾,麦克斯韦方程组积分形式,微分表达式,3,11.1 电磁振荡,电磁振荡和弹簧振子的振动,4,设任一时刻t，电容器C上带电q，自感L上的电流i。,无阻尼电磁振荡的振荡方程,根据能量守恒，有：,对上式求导，并应用,得：,令,式中：,求导：,5,周期,频率,电磁振荡：,即电荷、电流都是随时间 t 按正弦（余弦）规律变化的，是“振荡”的。振荡的角频率相同都是 .,变化的电流变化的磁场变化的电场变化的磁场变化的电场辐射电磁波,普遍规律：“当电荷有加速度时就要辐射电磁波”。,6,电磁波：变化的电磁场在空间的传播。,磁场,天线,变化的电场与变化的磁场向周围空间传播示意图,要有效地辐射电磁波：,提高振荡角频率，即须减小LC. （线圈的匝数减少；电容器的面积减小，间距加大）。,不断补充能量。,将电路开放。,11.2.1 电磁波的概念,11. 2 电磁波,7,11.2.2 电磁波的辐

2、射和传播,变化的电磁场在空间以一定的速度传播就形成电磁波.,从振荡电路过渡到振荡偶极子,电偶极子的偶极矩,最后的电路, 变成了一个能辐射电磁波的“天线”。,当上面左图不变，而变化时，称为振荡电偶极子。,因为电荷有加速度，振荡电偶极子也要辐射电磁波。,8,平面电磁波,点P处，E、H和 r 三个矢量互相垂直，并组成右旋关系。,偶极子辐射的是球面波，但若点P附近所考察的空间范围远小于r，则可视作平面波。,传播速度,9,11.2.3 电磁波的特性,1）电磁波是横波,（都与传播方向垂直）,4）电磁波的真空传播速度大小为,3) E和H(或B)成比例,2）,沿传播方向,5）电场和磁场的变化都是周期的，有：,6）振荡偶极子所辐射电磁波的频率等于偶极子的振荡频率，且,电磁波的传播速度正好与光速一样大。麦克斯韦预言光就是电磁波。,10,11.2.4 电磁波的能量,辐射能：以电磁波的形式传播出去的能量.,在空间某点处, 电磁场的能量密度（单位体积内电磁场的能量）为,电磁波传播时，电磁场的能量也跟着传播。,大小-单位时间内通过垂直于传播方向的单位面积的能量; 方向-电磁波的传播方向。,的关系:,11,的关系:,- 频率越高辐射越强。,例如.广播频率几百千赫以上；,例如.天空的蓝色。,1888年赫兹用实验证实了电磁波的存在,12,11.2.5 电磁波谱,13,赫兹实验震动了整个物理界，“赫兹波”开创了电子技术新时代。,1894 年意马可尼俄波波夫实现了无线电远距离传输，无线电报。 1906 年无线电广播 1911 年导航 1916年无线电话 1921 年短波通讯 1923 年传真 1929 年电视 1933 年微波通讯 1935 年雷达, 库仑、安培、毕奥萨伐尔、法拉第、欧姆等奠定电磁学理论大厦了基础。麦克斯韦建成大厦。赫兹这让这座大厦住满了人。,现代遥控、遥测、卫星通讯、都可说是赫兹实验的产物。,

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