【原】《电磁振荡》教学

有点时间没赶正课了，来一篇吧。

章首语，越看越有味道。麦克斯韦方程组高中阶段不学，麦克斯韦通过理论上计算电磁波的速度，完成了电、磁、光三个分支的统一。

一.电磁振荡的产生

机械波和电磁波进行类比，电磁波的振源如何来弄？

机械波的形成：有振源（波源），有传播介质。必选1中学习机械波。

电磁波的形成：需要有周期性变化的电场或磁场。

周期性变化的磁场需要有周期性变化的电流。前面所学的交变电流就是周期性变化的电流，但要形成电磁波，依靠线圈转动形成的交变电流频率太低，无法实用。实际应用的电磁波，需要高频的“交流电”。如何来实现高频呢？教材上直接给出—振荡电路。（实际中这种电路发射电磁波的效率极差，无法实用）

理论上要证明这种电路中的电流频率比较大需要用到微分方程，高中阶段暂不提及，列一下直接给解还是可以的，解是正弦函数。

还是交变电流的样子，不过频率和发电机产生交流电的频率无法同日而语。

二.振荡电路分析

给电容器充电后，分析电容器和电感线圈对电流的作用。电感线圈的特点是一直想保持电流不变，电容器是能充放电。

理论上理想化的分析，电容器和电感线圈组成一个回路。电容器上充满电后，有线圈和无线圈的放电是截然不同的。必须对比体会。

无线圈时，电容器放电一放就完。有线圈时，来来去去放了好一段时间，这是分析的重点。

先给电容器充满，刚开始放，无线圈刚开始时电流最大，有线圈时，由于线圈的自感作用，还有保持回路电流为零的电磁惯性，电场能最大，磁场能最小；电流逐渐增大，电容器放电完毕时，线圈中电流最大，电场能最小，磁场能最大；线圈中电流最大时，接着给电容器反向充电，电场能增大，磁场能减小；循环往复，电容器中的电场强度周期性变化，线圈中的磁感应强度周期性变化，形成了电磁波。

因为回路中的电阻、电磁波还有辐射，不可避免地存在损失，实际中需要周期性地补充能量才能实用。

三.电磁振荡的频率和周期

定性分析电容和电感对周期的影响，即完成一个充放电循环过程所用的时间。理论分析就是解微分方程。

依据还是转一圈电势差为零。

和简谐振动一样的数学微分方程，通解就是这个形式，物理上的周期问题，和数学能扯上关系的也就是正弦函数了。