第1節(jié)電磁波的產(chǎn)生第4章電磁波1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了通電導(dǎo)線會(huì)使磁針偏轉(zhuǎn)，揭示了電流的磁效應(yīng)。1831年，英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，表明磁也會(huì)“生電”。電“生”磁磁“生”電19世紀(jì)60年代，在總結(jié)法拉第等人電磁現(xiàn)象研究成果的基礎(chǔ)上，英國物理學(xué)家麥克斯韋建立了完整的電磁場(chǎng)理論，精辟地揭示了電場(chǎng)與磁場(chǎng)之間的聯(lián)系，預(yù)言了電磁波的存在，并提出了重要假設(shè)。①變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)在變化的磁場(chǎng)周圍會(huì)激發(fā)出一種電場(chǎng)——渦旋電場(chǎng)

磁場(chǎng)隨時(shí)間不均勻變化，則激發(fā)的渦旋電場(chǎng)隨時(shí)間變化磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻變化，則激發(fā)的渦旋電場(chǎng)是穩(wěn)定的周期性變化①變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)②變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)從場(chǎng)的觀點(diǎn)出發(fā)，麥克斯韋提出：電荷的定向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致周圍電場(chǎng)的變化，電流周圍的磁場(chǎng)是由變化的電場(chǎng)產(chǎn)生的。麥克斯韋推論：即使沒有電流存在，只要空間某處的電場(chǎng)發(fā)生變化，也會(huì)在其周圍產(chǎn)生渦旋磁場(chǎng)。麥克斯韋的假設(shè)電容器在充電過程中，隨著電荷的增加，電容器兩極板間的電場(chǎng)發(fā)生變化，就會(huì)在周圍產(chǎn)生渦旋磁場(chǎng)。若電場(chǎng)隨時(shí)間均勻變化，則激發(fā)的磁場(chǎng)是穩(wěn)定的；若電場(chǎng)隨時(shí)間不均勻變化，則激發(fā)的磁場(chǎng)隨時(shí)間變化。注意：恒定電流內(nèi)定向移動(dòng)的電荷產(chǎn)生是均勻變化的電場(chǎng)，因此再其周圍會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)變化的磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生形成關(guān)于電磁波①電磁波是一種物質(zhì)，本質(zhì)是在空間中傳播的變化的電磁場(chǎng)②可見光、無線電波、紫外線、紅外線、x射線、γ射線等都是電磁波③電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中傳播。

在真空中，不同頻率的電磁波傳播速度都等于光速。判斷下列說法是否正確。(1)變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。(

)(2)恒定電流周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)又產(chǎn)生電場(chǎng)。(

)(3)電磁波在真空中的傳播速度是3.0×108m/s。(

)(4)周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)互相激發(fā)由近及遠(yuǎn)地傳播形成電磁波(

)(5)靜止的電荷能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)(

)(6)穩(wěn)定的磁場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)(

)×√×××√√能產(chǎn)生電磁波的是√1888年，德國物理學(xué)家赫茲注意到感應(yīng)線圈高壓電極間的空隙處有時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花放電現(xiàn)象。他對(duì)這種放電現(xiàn)象進(jìn)行了深入研究，第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。靈敏電流計(jì)的指針左右擺動(dòng)，擺幅逐漸減小，最后指針停在零點(diǎn)位置?，F(xiàn)象電容是以電場(chǎng)的形式儲(chǔ)存電場(chǎng)能電感是以磁場(chǎng)的形式儲(chǔ)存磁場(chǎng)能大小和方向都周期性變化的電流稱為振蕩電流電磁振蕩1、振蕩電流：產(chǎn)生振蕩電流的電路稱為振蕩電路2、振蕩電路：由電感線圈L和電容器C所組成的電路就是一種基本的振蕩電路，稱為L(zhǎng)C振蕩電路。3、LC振蕩電路：CL高頻的交變電流開關(guān)未閉合，已充完電的電容器未放電電路中電流I=0，線圈中沒有磁場(chǎng)B=0，磁場(chǎng)能E磁=0電容器的電荷量q最大，兩極板間的電壓U最大，電場(chǎng)強(qiáng)度E最大，電容器儲(chǔ)存的電場(chǎng)能E電最大閉合開關(guān)，電容器開始放電電容器電荷量q減少，兩極板的電壓U減少，電場(chǎng)強(qiáng)度E減少由于線圈自感的阻礙作用，電流I逐漸增大，B也逐漸增大電容器的電場(chǎng)能E電逐漸轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能E磁放電完畢瞬間線圈中：I最大，B最大，E磁最大電容器：Q=0，U=0，E=0，E電=0由于線圈的自感作用，線圈中的電流繼續(xù)保持原來的方向并且逐漸減小，同時(shí)給電容器反向充電反向充電過程中，電容器：q增加，U增加，E增加線圈中：I逐漸減小，B也逐漸減小磁場(chǎng)能E磁逐漸轉(zhuǎn)化為電容器的電場(chǎng)能E電反向充電完畢瞬間

線圈：I=0，B=0，E磁=0電容器：q最大，U最大，E最大，E電最大

電容器又開始反向放電過程中，電容器：q減少，U減少，E減少線圈：I逐漸增大，B也逐漸增大電容器的電場(chǎng)能E電逐漸轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能E磁反向放電完畢瞬間線圈中：I最大，B最大，E磁最大電容器：Q=0，U=0，E=0，E電=0放電

充電

放電

充電電場(chǎng)能磁場(chǎng)能電場(chǎng)能磁場(chǎng)能電場(chǎng)能上述過程周而復(fù)始地進(jìn)行，就產(chǎn)生了方向和大小隨時(shí)間做周期性變化的振蕩電流，與振蕩電流相聯(lián)系的電場(chǎng)和磁場(chǎng)也周期性交替變化，電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能相互轉(zhuǎn)化。這種現(xiàn)象稱為電磁振蕩。在實(shí)際的充、放電過程中，由于電感線圈和電路中存在電阻，電路中有能量損失，靈敏電流計(jì)指針擺動(dòng)一會(huì)兒就停止。振蕩電路的周期是由振蕩電路中電感線圈的自感和電容器的電容決定的。電感線圈的自感越大，電容器的電容越大，振蕩電路的周期就越長(zhǎng)。電磁振蕩的周期與頻率完成一次周期性變化的時(shí)間稱為電磁振蕩的周期。1、周期：2、頻率：一段時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)與這段時(shí)間之比。電磁振蕩的周期和頻率稱為振蕩電路的固有周期和固有頻率，簡(jiǎn)稱振蕩電路的周期和頻率。如果沒有能量損失，也沒有外界影響，大量的實(shí)驗(yàn)表明：LC電路的周期T與電感L、電容C的關(guān)系是只要改變LC電路中電感線圈的自感或者電容器的電容，就能改變振蕩電路的周期和頻率。一個(gè)周期內(nèi)，經(jīng)歷兩次放電、兩次充電例題(多選)要增大LC振蕩電路的頻率，下列方法正確的是(

)A．將正對(duì)著的電容器的兩個(gè)極板錯(cuò)開些B．增大電容器的充電電荷量C．減少自感線圈的匝數(shù)D．抽出自感線圈中的鐵芯ACD充電過程：q、U、E、E電

都變大，I、B、Φ、E磁

都變小兩個(gè)過程：放電過程：q、U、E、E電

都變小，I、B、Φ、E磁

都變大電流從電容器的正極流出電流從電容器的正極流入放電完成瞬間：q、U、E、E電

都最小=0，I、B、Φ、E磁

都最大充電完成瞬間：q、U、E、E電

都最大，I、B、Φ、E磁

都最小=0兩個(gè)瞬間：電容器的物理量線圈的物理量放電

充電

放電

充電+--+2.電磁振蕩的變化規(guī)律(1)總能量守恒：電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能之和不變。

(2)電場(chǎng)與磁場(chǎng)交替變化①同步關(guān)系。LC電磁振蕩的過程中，電容器上的物理量同步變化，即q↓→E↓→E電↓(或q↑→E↑→E電↑)；線圈上的物理量同步變化

，即i↓→B↓→E磁↓(或i↑→B↑→E磁↑)。②同步異變關(guān)系。在LC振蕩過程中，電容器上的物理量與線圈上的物理量是同步異向變化的，即q、E、E電同時(shí)減小時(shí)，i、B、E磁同時(shí)增大，且它們的變化是同步的。優(yōu)化大本P105充電過程：q、U、E、E電

都變大，I、B、Φ、E磁

都變小兩個(gè)過程：放電過程：q、U、E、E電

都變小，I、B、Φ、E磁

都變大優(yōu)化大本P105上極板從帶最多的正電荷

到

帶最多的負(fù)電荷經(jīng)歷半個(gè)周期放電

充電

放電

充電B、ΦE、U+-注意：電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能沒有負(fù)的LC電路的固有周期為T、固有頻率為f，則

i、B、Φ、q、E、U的周期均為T，頻率為

f但電場(chǎng)能、磁場(chǎng)能的變化周期為0.5T，頻率為

2f5．(電磁振蕩的周期和頻率)(多選)LC振蕩電路的固有頻率為f，則(

)A．電容器內(nèi)電場(chǎng)變化的頻率為fB．電容器內(nèi)電場(chǎng)變化的頻率為2fC．電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化的頻率為fD．電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化的頻率為2fAD優(yōu)化大本P1095.(多選)在LC回路中，電容器兩端的電壓隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖（AD）A.在時(shí)刻t1，電路中的電流最大B.在時(shí)刻t2，電路中的磁場(chǎng)能最大

C.從時(shí)刻t2至t3，電路的電場(chǎng)能不斷增大D.從時(shí)刻t3至t4，電容器的帶電荷量不斷增大頂尖小本作業(yè)P378.(多選)LC振蕩電路中，某時(shí)刻的磁場(chǎng)方向如圖所示，則(ABC)A．若磁感應(yīng)強(qiáng)度正在減弱，

則電容器正在充電，電流方向由b向aB．若磁感應(yīng)強(qiáng)度正在減弱，則電場(chǎng)能正在增大，

電容器上極板帶負(fù)電C．若磁感應(yīng)強(qiáng)度正在增強(qiáng)，則電場(chǎng)能正在減小，電容器上極板帶正電D．若磁感應(yīng)強(qiáng)度正在增強(qiáng)，則電容器正在充電，電流方向由a向b頂尖小本作業(yè)P38

圖甲為電容器上極板電荷量q隨時(shí)間t在一個(gè)周期內(nèi)的變化圖像，圖乙為L(zhǎng)C振蕩電路的某一狀態(tài)，則(

)

A．t1時(shí)刻線圈中自感電動(dòng)勢(shì)為零B．t1到t2時(shí)間內(nèi)回路內(nèi)的電流為順時(shí)針C．t2到t3中某時(shí)刻與圖乙狀態(tài)相對(duì)應(yīng)D．圖乙中電容器極板間電場(chǎng)能逐漸減小優(yōu)化大本P107

如圖所示的是由線圈L和電容器C組成的最簡(jiǎn)單的LC振蕩電路。先把電容器充滿電。t＝0時(shí)如圖(a)所示，電容器兩板間的電勢(shì)差最大，電容器開始放電。t＝0.005s時(shí)如圖(b)所示，LC回路中線圈上的電流第一次達(dá)到最大值，則(

)

A.此LC振蕩電路的周期T