电磁场和电磁波.doc

1、学科：物理教学内容：电磁场和电磁波【基础知识归纳】一、振荡电流和振荡电路大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流能产生振荡电流的电路叫振荡电路，LC 电路是最简单的振荡电路二、电磁振荡及其周期、频率振荡电路中产生振荡电流的过程中，线圈中的电流、电容器极板上的电量及其与之相联系的磁场能、电场能也都作周期性变化，这种现象叫做电磁振荡1振荡原理：利用电容器的充放电和线圈的自感作用产生振荡电流，形成电场能和磁场能的周期性相互转化2振荡过程：电容器放电时，电容器所带电量和电场能均减少，直到零；电路中的电流和磁场能均增大，直到最大值充电时，情况相反电容器正反向充放电一次，便完成一次振荡的全过程图 132

2、1 表示振荡过程中有关物理量的变化图 13213周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化所用的时间叫做电磁振荡的周期1 s 内完成电磁振荡的次数叫做电磁振荡的频率对 LC 电路产生的电磁振荡，其周期和频率由电路本身性质决定：T LC2 f 2三、电磁场和电磁波1麦克斯韦电磁场理论（1）不仅电荷能够产生电场，变化的磁场也能产生电场（2）不仅电流能够产生磁场，变化的电场也能产生磁场2电磁场和电磁波变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一体，即为电磁场，电磁场由近及远的传播就形成电磁波3电磁波的波速在真空中，任何频率的电磁波的传播速度都等于光速 c3.0010 8 m/s其波速、波长、周

3、期频率间关系为：c Tf复习时注意以下的几个方面：（1）麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验成功的证实了电磁波的存在（2）在电磁波中，电场强度和磁感应强度是互相垂直的，且都和电磁波的传播方向垂直，所以电磁波为横波（3）电磁波的传播过程，也是电磁能的传播过程（4）电磁波的传播不需要介质四、无线电波的发射1调制：在无线电应用技术中，首先将声音、图象等信息通过声电转换、光电转换等方式转为电信号，这种电信号频率很低，不能用来直接发射电磁波把要传递的低频率电信号“加”到高频电磁波上，使电磁波随各种信号而改变叫调制调幅和调频：使高频振荡的振幅随信号而改变叫做调幅使高频振荡的频率随信号而改变叫做调

4、频五、无线电波的接收1电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振2调谐：调谐电路的固有频率可以在一定范围内连续改变，将调谐电路的频率调节到与需要接收的某个频率的电磁波相同，即，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐3检波：从接收到的高频振荡中分离出所携带的信号的过程叫做检波检波是调制的逆过程，也叫解调4无线电的接收：天线接收到所有的电磁波，经调谐选择出所需要的电磁波，再经检波取出携带的信号，放大后再还原成声音或图象的过程六、电视的基本原理电视系统主要由摄像机和接收机组成把图象各个部位分成一系列小点，称为像素，每幅图象至少要有几十万个像

5、素摄像机将画面上各个部分的光点，根据明暗情况逐点逐行逐帧地变为强弱不同的信号电流，随电磁波发射出去电视机接收到电磁波后，经调谐、检波得到电信号，按原来的次序在显像管的荧光屏上汇成图象中国电视广播标准采用每 1 s 传送 25 帧画面，每帧由 625 条线组成七、雷达的基本原理雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置（显示器）、电源、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成【方法解析】麦克斯韦电磁理论是理解电磁场和电磁波的关键所在，应注意领会以下内容：变化的磁场可产生电场，产生的电场的性质是由磁场的变化情况决定的，均匀变化的磁场产生

6、稳定的电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，振荡的磁场产生同频率振荡的电场；反之亦然【典型例题精讲】例 1 LC 振荡电路中，某时刻磁场方向如图 1322 所示，则下列说法错误的是 图 1322A若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电B若电容器正在放电，则电容器上极板带负电C若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大D若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大【解析】 先根据安培定则判断出电流的方向，若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于充电阶段，电流应正在减小，知 A 叙述正确若该时刻电容器上极板带负电，则可知电容器正在放电，电流正在增强，知 B 叙述正确，由楞次定律知 D 叙述亦正

7、确因而错误选项只有 C【思考 】 （1）若磁场正在增强，则电场能和磁场能是如何转化的?电容器是充电还是放电?线圈两端的电压是增大还是减小? （2）若此时磁场最强（t0），试画出振荡电流 和电容器上板带电量 q 随时间 t 变化的图象?（3）若使该振荡电路产生的电磁波的波长更短些，可采取什么措施?（包括：线圈匝数、铁芯、电介质、正对面积、板间距离等）【思考提示】 （1）磁场增强，磁场能增大，电场能减小，电容器放电，电容器两端电压降低，线圈两端电压降低（2）（3）根据 cT 和 T2 LC，为减小 ，需减小 L 或 C 【设计意图】 通过本例说明分析电磁振荡过程中各量变化的方法例 2某电路中电场随

8、时间变化的图象如图 1323 所示，能发射电磁波的电场是图 1323【解析】 变化的电场可产生磁场，产生的磁场的性质是由电场的变化情况决定的均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡的电场产生同频率振荡的磁场图 A 中电场不随时间变化，不会产生磁场图 B 和图 C 中电场都随时间做均匀的变化，在周围空间产生稳定的磁场，这个磁场不能再激发电场，所以不能激起电磁波图 D 中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，才能发射电磁波【设计意图】 通过本例说明形成电磁波的条件

9、【达标训练】1建立电磁场理论的科学家是_用实验证明电磁波存在的科学家是_【答案】 麦克斯韦 赫兹2关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是A电场和磁场总是相互联系着，统称为电磁场B电磁场由发生区域向远处传播就是电磁波C电磁场是一种物质，不能在真空中传播D电磁波的传播速度总是 3.0108 m/s【答案】 B3某电磁波从真空进入介质后，发生变化的物理量有A波长和频率 B波速和频率C波长和波速 D频率和能量【答案】 C4电磁波和机械波相比较电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质电磁波在任何物质中传播速度都相同，机械波波速大小决定于介质电磁波、机械波都会发生衍射机械波会发生干涉，电磁波不会发生干涉以上

10、说法正确的是A B C D【答案】 A5关于电磁波，下列说法中正确的是A在真空中，频率高的电磁波速度较大B在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大C电磁波由真空进入介质，速度变小，频率不变D只要发射电路的电磁振荡一停止，产生的电磁波立即消失【解析】 任何频率的电磁波在真空中的传播速度都是 c，故 AB 都错电磁波由真空进入介质，波速变小，而频率不变，对变化的电场、磁场由变化区域向外传播就形成电磁波，发射电路的电磁振荡一停止，就不再发射电磁波，但已产生的电磁波并不消失，故错【答案】 C6无线电广播的中波段波长的范围是 187 m560 m，为了避免邻近电台的干扰，两个电台的频率范围至少应差 10

11、4 Hz，则在此波段中最多能容纳的电台数约为多少个？【解析】 中波段的频率范围为fmax 18703mincHz1.610 6 Hzfmin 56axHz0.5410 6 Hz在此波段最多容纳的电台数n46minax10.f106【答案】 1067某收音机接收电磁波的波长范围在 577 m 到 182 m 之间，求该收音机接收到的电磁波的频率范围【解析】 根据 cff1 57038cHz5.2010 5 Hz f2 8Hz1.6510 6 Hz所以，频率范围为 5.20105 Hz1.6510 6 Hz【答案】 5.2010 5 Hz1.6510 6 Hz8关于 LC 振荡电路中的振荡电流，下

12、列说法中正确的是A振荡电流最大时，电容器两极板间的场强最大B振荡电流为零时，线圈中自感电动势为零C振荡电流增大的过程中，线圈中磁场能转化成电场能D振荡电流减小的过程中，线圈中自感电动势增大【答案】 9LC 振荡电路中，某时刻的电流方向如图 1324 所示，则下列说法中正确的是A若磁场正在减弱，则电容器上极板带负电B若电容器正在放电，则电容器上极板带正电C若电容器上极板带正电，则电感线圈中的电流正在增大D若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大【答案】 D10在 LC 振荡电路中，电容器 C 的带电量随时间变化的图象如图 1325 所示，在 1106 s 到2106 s 内，关于电容器的充

13、（或放）电过程及因此产生的电磁波的波长，正确的结论是A充电过程，波长为 1200 mB充电过程，波长为 1500 mC放电过程，波长为 1200 mD放电过程，波长为 1500 m【解析】 在 1106 s 到 2106 s 内，电容器带电量增大，属充电过程产生的电磁波周期T410 6 s，波长 cT310 84106 m1200 m【答案】 A11LC 振荡电路中，某时刻磁场方向如图 1326 所示，则下列说法错误的是图 1326A若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电B若电容器正在放电，则电容器上极板带负电C若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大D若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电

14、流增大【解析】 若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于充电阶段，电流应正在减小，知 A 正确若该时刻电容器上极板带负电，则可知电容器正在放电，电流正在增强，知 B 正确，由楞次定律知D 亦正确【答案】 12在 LC 振荡电路中，电容 C 两端的电压 UC随时间变化的图象如图 1327 所示，根据图象可以确定振荡电路中电场能最大的时刻为_，在 T23T4 时间内电容器处于_状态，能量转化情况是_【解析】 电容器两极板间电压最大时，电场能最大，由图可知电场能最大时刻为0， 2T，T在 43T 时间内，两极板间电压变小，电容器处于放电状态，电场能正转化为磁场能【答案】 0， 2T，T；放电；电场能转化为磁场能