第四章 电磁振荡与电磁波 讲义-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

人教版新高考物理学讲义----电磁学 第四章 电磁振荡与电磁波 第四章 电磁振荡与电磁波 第一节：电磁振荡 （1、电磁振荡） （2、振荡电路分析） （3、振荡电路的周期和频率） 第二节：电磁场与电磁波 （1、麦克斯韦的电磁场理论） （2、电磁场和电磁波） 第三节：无线电波的发射和接收 （1、电磁波的发射和调制） （2、电磁波的接收） （3、无线电波的分类） （4、电磁波的传播特性） （5、光缆传输） （6、电视） （7、雷达） （8、移动电话） （9、因特网） 第四节：电磁波谱 （1、电磁波谱） （2、各种电磁波） 第一节 电磁振荡 一、电磁振荡 1、振荡电流和振荡电路： ①振荡电流：大小和方向都作周期性变化的电流叫振荡电流． ②振荡电路：能够产生振荡电流的电路，叫振荡电路．最简单的振荡电路为LC回路． 2、电磁振荡：在振荡电路产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电压，电路中的电流，以及跟电荷相联系的电场，跟电流相联系的磁场都在发生周期性的变化，这种现象叫电磁振荡． 3、阻尼振荡和无阻尼振荡： ①阻尼振荡：在电磁振荡中，如果能量逐渐损耗，振荡电流的振幅会逐渐减小，直至停止振荡． ②无阻尼振荡：在电磁振荡中，如果无能量损失，振荡永远持续下去，这种振荡叫无阻尼振荡． 二、振荡电路分析 1．各物理量变化情况一览表 时刻(时间) 工作过程 q E i B 能量 0→ 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁 → 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电 → 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁 →T 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电 2.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图象 　　　　甲　　　　乙　　 　丙　 　 　丁　　 　 　戊 三、振荡电路的周期和频率 1、影响因素：实验表明：电容或电感增加时，周期变长，频率变低；电容或电感增加时，周期变长，频率变低；电容或电感减小时，周期变短，频率变高． 2、公式：，． 其中：周期、频率、自感系数、电容的单位分别是秒、赫兹、亨利、法拉，符号分别是． 3、应用说明： 适当地选择电容器和线圈，就可以使振荡电路的周期和频率符合需要．在需要改变振荡电路的周期和频率时，可以用可变电容器和线圈组成电路，改变电容器的电容，振荡电路的周期和频率就随之改变． 第二节 电磁场与电磁波 一、麦克斯韦的电磁场理论 1．麦克斯韦电磁场理论（英国物理学家麦克斯韦） ①变化的磁场产生电场． 如图所示，麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路（导体环）是否存在无关．导体环的作用只是用来显示电场的存在．要点诠释：在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的；而静电场中的电场线是不闭合的． ②变化的电场产生磁场． 根据麦克斯韦理论，在电容器充放电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场．（如图所示） 2．麦克斯韦电磁场理论的理解 ①恒定的电场不产生磁场． ②恒定的磁场不产生电场． ③均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场． ④均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场． ⑤振荡电场产生同频率的振荡磁场． ⑥振荡磁场产生同频率的振荡电场． 二、电磁场和电磁波 1．电磁场： 变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场． ①如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场；这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场…… ②上述分析可看出，有单独存在的静电场，也有单独存在的静磁场，但没有静止的电磁场． 2．电磁波：电磁场由近向远传播，形成电磁波． 电磁波具有以下特点： ①电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波在与两者均垂直的方向传播．电磁波是横波． ②相邻两个波峰（或波谷）之间的距离等于电磁波的波长，一个周期的时间，电磁波传播一个波长的距离． ③电磁波的频率为电磁振荡的频率，由波源决定，与介质无关．在真空中的速度为． ④电磁波与机械波一样，也能产生反射、折射、干涉、衍射等现象，也是传播能量的一种形式． ⑤电磁波传播不需要借助介质、在真空中也能传播． 3、麦克斯韦的重大贡献：麦克斯韦集电磁学研究成果之大成，不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，建立了完整的电磁理论．麦克斯韦电磁理论足以跟牛顿力学体系相媲美，它是物理学发展中一个划时代的里程碑． 4、赫兹发现了电磁波 ①赫兹实验装置． ②赫