第四章电磁振荡与电磁波VIP免费

第四章电磁振荡与电磁波旅行者1号探测器是目前离地球最远的人造天体，它给我们发回了上万张神秘宇宙的照片。1990年2月14日，已经完成主要任务的旅行者1号在距离地球60亿千米之外接到了来自地球的指示，调转照相机，朝着地球的方向拍摄了一组照片。在传回地球的照片中，我们的地球是一个极小的暗淡蓝点，看不出与其他星球的区别。时至今日，我们仍然能够接收到200亿千米之外旅行者1号发来的信息。电磁波的发现和使用带来了通信技术的发展，极大地改变了人们的生活，开阔了我们的视野。他（麦克斯韦）从这组公式里算出了电磁波的速度，发现跟那时已知的光波的速度是一样的，所以他就肯定：光就是电磁波。这1是860年的一个重大贡献，这一发现把物理学中关于电、磁、光之间的关系整个地改观了。杨振宁第四章1电磁振荡问题?水波是由机械振动形成的。一颗石子投入水面会激起一阵涟漪，但是要形成持续的水波,则需要不断地击打水面。电视、广播接收的是电磁波，要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢？要产生持续变化的电流，可以通过线圈和电容器组成的电路实现。演示观察振荡电路中电压的波形把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图4.1-1甲连成电路。把电压传感器（或示波器）的两端连在电容器的两个极板上。图4.1-1观察振荡电路中电压的波形先把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。观察电脑显示器（或示波器）显示的电压的波形（图4.1-1乙）。电磁振荡的产生在前面的实验中，电路的电压发生周期性的变化，电路中的电流也发生周期性的变化。像这样大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫作振荡电流（oscillatingcurrent，产生振荡电流的电路叫作振荡电路（oscillatingcircuit。振荡电流实际上就是交变电流，不过习惯上指频率很高的交变电流。图4.1-1甲中，当开关置于线圈一侧时，由电感线圈L和电容C组成的电路，就是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。在开关掷向线圈一侧的瞬间，也就是电容器刚要放电的瞬间（图4.1-2甲a），电路里没甲电路图甲电磁振荡过程abcde乙振荡电路电流的周期性变化放电有电流，电容器两极板上的电荷最多。丙电容器极板上电荷量的周期性变化图4.1-2LC振荡电路及电流、电荷量的变化电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由0逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐减少。到放电完毕时（图4.1-2甲b）,放电电流达到最大值，电容器极板上没有电荷。电容器放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为0,而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小。由于电流继续流动，电容器充电，电容器两极板带上与原来相反的电荷，并且电荷逐渐增多。充电完毕的瞬间，电流减小为0，电容器极板上的电荷最多（图4.1-2甲c）。此后电容器再放电（图4.1-2甲d）、再充电（图4.1-2甲e）。这样不断地充电和放电,电路中就出现了大小、方向都在变化的电流，即出现了振荡电流。在整个过程中，电路中的电流（（图4.1-2乙）、电容器极板上的电荷量q（图4.1-2丙）、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化着。这种现象就是电磁振荡电磁振荡中的能量变化思考与讨论电磁振荡与机械振动虽然有着本质的不同，但它们还是具有一些共同的特点。在机械振动中，例如在单摆的振动中，位移X、速度卩、加速度a这几个物理量周期性地变化。在电磁振荡中，电荷量q、电流i、电场强度E、磁感应强度B这几个物理量也在周期性地变化。在机械振动中，动能与势能周期性地相互转化。那么，在电磁振荡中，能量是如何转化的？从能量的观点来看，电容器刚要放电时，电容器里的电场最强，电路里的能量全部储存在电容器的电场中；电容器开始放电后，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；在放电完毕的瞬间，电场能全部转化为磁场能；之后，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；到反方向充电完毕的瞬abcdeqHz_2.65x107Hz间，磁场能全部转化为电场能。所以，在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能会发生周期性的...