4.1 电磁振荡 4.2 电磁场与电磁波-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第二册）

4.1电磁振荡 4.2电磁场与电磁波 基础导学 要点一、电场振荡的产生 1．振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流． 2．振荡电路：能产生振荡电流的电路． 3．LC振荡电路的放电、充电过程 (1)电容器放电：线圈有自感作用，放电电流不会立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，极板上的电荷逐渐减少．放电完毕时，极板上的电荷量为零，放电电流达到最大值．该过程电容器的电场能全部转化为线圈的磁场能． (2)电容器充电：电容器放电完毕时，线圈有自感作用，电流并不会立刻减小为零，而会保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始反向充电，极板上的电荷逐渐增多，电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷量达到最大值．该过程中线圈的磁场能又全部转化为电容器的电场能． 要点二、电磁振荡的周期和频率 1．周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间． 2．频率：1s内完成的周期性变化的次数． 如果振荡电路没有能量损失，也不受其他外界影响，这时的周期和频率分别叫做振荡电路的固有周期和固有频率． 3．周期和频率公式：T＝2π，f＝. 4、周期和频率公式 （1）T取决于L、C，与极板所带电荷量、两板间电压无关． （2）电感线圈的自感系数L及电容C由哪些因素决定．L一般由线圈的长度、横截面积、单位长度上的匝数及有无铁芯决定，电容C由公式C＝可知，与电介质的介电常数εr、极板正对面积S及板间距离d有关． 要点三、振荡过程各物理量的变化规律 1、用图象对应分析i、q的变化关系(如图所示) 2．相关量与电路状态的对应情况 电路状态 a b c d e 时刻t 0 T 电荷量q 最多 0 最多 0 最多 电场能 最大 0 最大 0 最大 电流i 0 正向最大 0 反向最大 0 磁场能 0 最大 0 最大 0 3.几个关系 (1)同步同变关系 在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电荷量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的，即q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)． 振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的，即i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)． (2)同步异变关系 在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量q、E、EE增大时，线圈中的三个物理量i、B、EB减小，且它们的变化是同步的，也即q、E、EE↑同步异向变化,i、B、EB↓. 要点四、伟大的预言 1．变化的磁场产生电场 (1)实验基础：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流． 　 (2)麦克斯韦的见解：电路里感应电流的产生，一定是变化的磁场产生了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动． (3)实质：变化的磁场产生了电场． 2．对麦克斯韦电磁场理论的理解 1．变化的磁场产生电场 (1)均匀变化的磁场产生恒定的电场． (2)非均匀变化的磁场产生变化的电场． (3)周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场． 3．变化的电场产生磁场 (1)均匀变化的电场产生恒定的磁场． (2)非均匀变化的电场产生变化的磁场． (3)周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场． 要点五、电磁波 1．电磁波的产生：变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波． 2．电磁波是横波：根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波在真空中传播时，它的电场强度和磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波． 3．电磁波的速度：麦克斯韦指出了光的电磁本性，他预言电磁波的速度等于光速． 要点六、赫兹的电火花 1、赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，为了纪念他，把频率的单位定为赫兹． 2、电磁波与机械波的比较 机械波 电磁波 研究对象 力学现象 电磁现象 周期性 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化 传播情况 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无需介质，在真空中波速等于光速c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关 产生机理 由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡激发(下节内容) 是横波还是纵波 可能是横波，也可能是纵波 横波 干涉和衍射 可以发生干涉和衍射 要点突破 突破一：LC振荡电路充、放电过程的判断方法 1.根据电流流向判断，当电流流向带正电的极板时，处于充电过程；反之，处于放电过程。 2.根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电荷量q(U、E)增大时，处于充电过程；反之，处于放电过程。3.根据能量判断：电场能增加时，充电；磁场能增加时，放电。 突破二：对麦克斯韦电磁场理论的理解 (1)变化的磁场产生电场 ①均匀变化的磁场产生恒定的电场． ②非均匀变化的磁场