2020年人大附中高中物理竞赛辅导课件(电磁感应)电磁波的辐射(共16张PPT)

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(1)振荡频率太低
LC电路的辐射功率 S 4
(2)电磁场仅局限于电容器和自感线圈内
解决途径:
(1)提高回路振荡频率 1
LC
(2)实现回路的开放
C 0S
L 0n2V
d
即增加电容器极板间距d ,缩小极板面积S ,减少线
圈数n ,就可达到上述目的,具体方式如图所示。
q
l i
q
从LC振荡电路到振荡电偶极子
可见,开放的LC电路就是大家熟悉的天线!当有 电荷(或电流)在天线中振荡时,就激发出变化的电 磁场在空中传播。
天线 的物 理模 型是 振荡 偶极 子。
二、偶极子发射的电磁波
q
振荡电偶极子: l 电矩作周期性变化的电偶极子.
i
q 电偶极子的辐射过程
+q . q.
+q q
. .
+q q
.
-q. +q .
2q
(
d2x dt 2
2 x
)
电荷和电流作简谐振动,周期性变化
q q0 cos(t ) i q0 sin(t )
振荡角频率 1 振荡频率 f 1
LC
2 LC
电场 磁场
E q 0 0S
B 0ni
1 q2 We 2 C
Wm
1 2
Li 2
? LC回路能否有效地发射电磁波
LC回路有两个缺点:
S
p0 4 sin2
24 2 r 2v
x
上式表明:
1) 辐射具有方向性
2) S与4成正比
z
P
H
p
r
E
y
偶极子周围的电磁场
z
E
S a.
H
a.
p
E
xH
b.
H S
. b
E
y
定性地描述电偶极子附近的电场线的变化
电偶极子的辐射场
z
各向同性介质中, 可由波动方程解得 振荡偶极子辐射的 电磁波
P
H
p
r
E
y

x

电 磁
E(r,t)
2 p0 sin 4 v 2 r
cos t
r v
波 方 程
H (r,t) 2 p0 sin cost r
4vr
v
v 1
对于振荡电偶极子辐 射波,可导出(自证推导) 平均辐射强度:
I0
A q0
A
Eபைடு நூலகம்
H
B q0
B
如何获得变化的电场呢?
LC回路中电荷和电流的变化规律
电容器两极板间电势差 u q C
自感线圈内电动势
L
L
di dt
L di q
i dq dt
dt C
d 2q dt 2
1 LC
q
LC回路
A q0
E
K B q0
••
i
q
q
i
任一时刻
2q
d 2q dt 2
2020全国高中物理学奥林匹克竞赛 人大附中竞赛班辅导讲义
(含物理竞赛真题练习)
电磁感应
电磁波的辐射
一、电磁振荡
一个不计电阻的LC电路,就可以实现 电磁振荡,故也称LC振荡电路。
赫兹1888年用振荡电路证实了电磁波的存在. 理想的LC电路的电磁振荡如下图:
I 0
I0
A q0
A
E
H
B q0
B
I 0
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