第一节 麦克斯韦电磁场理论与电磁波产生与发射-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（沪科版上海选择性必修第二册 ）

麦克斯韦电磁场理论与电磁波产生与发射 自学主题：麦克斯韦电磁场理论与电磁波产生与发射 自学目标： 1．知道电磁振荡(LC振荡电路)． 2．理解麦克斯韦电磁场理论,能判断感应电场与感应磁场方向． 3．了解电磁波产生与发射． 兴趣起航 乐学善思 - 知识探索 - 1．电磁振荡(以LC振荡电路为例) (1)产生：在LC振荡电路中，电容器不断地充电和放电，就会使电容器极板上的电荷量q、电路中的电流i、电容器内的电场强度E、线圈内的磁感应强度B发生周期性的变化，这种现象就是电磁振荡． (2)周期和频率 周期：T＝2π 频率：f＝(其中L指自感系数，C指电容)． 2．电磁波 (1)麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场． (2)电磁波 ①电磁场在空间由近及远地向周围传播，形成电磁波． ②电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同(都等于光速)． ③不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小． ④v＝λf，f是电磁波的频率． (3)电磁波的发射与接收 ①发射电磁波需要开放的高频振荡电路，并对电磁波根据信号的强弱进行调制(两种方式：调幅、调频)． ②接收电磁波需要能够产生电谐振的调谐电路，再把信号从高频电流中解调出来，调幅波的解调也叫检波． (4)电磁波谱 按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱．按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线． 3.对麦克斯韦电磁场理论的理解 4.电磁波与机械波的比较 名称 项目　　 电磁波 机械波 产生 由周期性变化的电场、磁场产生 由质点(波源)的振动产生 传播介质 不需要介质(在真空中仍可传播) 必须有介质(真空中不能传播) 波的种类 横波 既有横波也有纵波 速度特点 由介质和频率决定，在真空中等于光速(c＝3×108 m/s) 仅由介质决定 能量 都能携带能量并传播能量 速度公式 v＝λf 遵循规律 都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象 - 错题精讲 - 1. 如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电．t＝0时开关S打到b端，t＝0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值．则(　　) A．LC回路的周期为0.02 s B．LC回路的电流最大时电容器中电场能最大 C．t＝1.01 s时线圈中磁场能最大 D．t＝1.01 s时回路中电流沿顺时针方向 2. (多选)关于电磁波，下列说法正确的是(　　) A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 3.某收音机中的LC电路，由固定线圈和可调电容器组成，能够产生535 kHz到1 605 kHz 的电磁振荡。可调电容器的最大电容和最小电容之比是多少？固定线圈的自感系数是多少？ - 举一反三 – 1. (多选)如图所示，图甲是LC振荡回路中电流随时间的变化关系，若以图乙回路中顺时针方向的电流为正，a、b、c、d均为电场能或磁场能最大的时刻，下列说法正确的是(　　) A．图乙中的a是电场能最大的时刻，对应图甲中的时刻 B．图乙中的b是电场能最大的时刻，此后的内电流方向为正 C．图乙中的c是磁场能最大的时刻，对应图甲中的时刻 D．图乙中的d是磁场能最大的时刻，此后电容C的下极板将充上正电荷 2. 关于电磁波，下列说法正确的是(　　) A．电磁波不能发生干涉和衍射 B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，电磁波属于横波 C．麦克斯韦证实了电磁波的存在 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，电磁波也能通过电缆、光缆传输 3.根据麦克斯韦电磁理论，下述正确的是（ ） A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场 B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场 C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 D．振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场 挑战自我 1、(多选)根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法中正确的是(　　) A．变化的电场一定产生变化的磁场 B．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场 C．周期性变化的电场一定产生同频率的周期性变化的磁场 D．变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波 2、关于电磁波，下列说法正确的是(　　) A．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波 B．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直