第四章 电磁振荡与电磁波-【新课程能力培养】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册学习手册（人教版）

学 高中物理选择性必修 第二册 （人教版） 第四章 电磁振荡与电磁波 课 标 要 求 1． 初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思 想， 初步了解场的统一性与多样性， 体会 物理学对统一性的要求。 2． 通过实验， 了解电磁振荡。 3． 知道电磁波的发射、 传播和接收。 4. 认识电磁波谱。 知道各个波段的电磁波的 名称、 特征和典型应用。 知 识 结 构 规 律 公 式 1. LC 振荡电路周期公式： T＝2π LC 姨 。 2. LC 振荡电路频率公式： f= 1 2π LC 姨 。 3. 电磁波传播速度与波长、 频率的关系： v＝λf 。 提 纲 挈 领 本章讲述的电磁振荡、 电磁场、 电磁波 以及电磁波的发射、 传播和接收等知识， 是 前面所学的电磁学、 机械振动和机械波等知 识的延伸。 本章的核心内容是麦克斯韦电磁场理 论。 应该从几个层面上去理解电磁场理论， 例如， 稳定的磁场、 均匀变化的磁场、 振荡 的磁场等。 电磁场和电磁波是一种看不见、 摸不着的特殊物质， 初次接触难以想象， 应 该发挥自己的想象力， 并与机械波进行比 较。 麦克斯韦在建立电磁场理论过程中， 根 据变化的磁场产生电场这一现象， 大胆地预 言： 变化的电场也会产生磁场， 并预言了电 磁波的存在， 这是科学发现上的一个成功的 典范， 也是值得我们学习的科学方法。 高考对电磁振荡和电磁波的要求是以识 别和直接运用为主， 题型多为选择题， 内容 多出在电磁场、 电磁波、 波速、 无线电波的 发射、 接收和应用上。 。 $ $ $ $ $ $ $ $ $ # $ $ $ $ $ $ $ $ $ % 电磁振荡 荡 $ $ $ # $ $ $ % 电磁场和电磁波 麦克斯韦电磁场理论 电磁场和电磁 磁 波 无线电波的发射和接收： 调制、 调谐、 解调 电磁波谱 构成 电磁波的共性和特 磁 性 电 磁 振 荡 与 电 磁 波 产生： q 、 i 、 E 、 B 发生周期性变化的 现象 周期和频率： T= 1 f =2π LC 姨 52 学 第四章 电磁振荡与电磁波 知 识 梳 理 知识点 1 电磁振荡的产生 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. 由电感线圈 L 和电容器 C 所组成的一种基本振荡电 路为 LC ， 如图所示。 4. LC 振荡电路的放电、 充电过程。 （ 1 ） 放电过程： 由于线圈的自感作用， 放电 电流由 0 逐渐增大， 电容器极板上的电 荷逐渐减少， 电容器里的电场逐渐减 弱， 线圈的磁场逐渐增强， 电场能逐渐 转化为磁场能， 振荡电流逐渐增大， 放 电完毕时， 极板上的电荷量为 0 ， 放电 电流达到最大值。 （ 2 ） 充电过程： 电容器放电完毕后， 由于线 圈的自感作用， 电流保持原来的方向继 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， 线圈的 磁场逐渐减弱， 电容器里的电场逐渐增 强， 磁场能逐渐转化为电场能， 振荡电 流逐渐减小， 充电完毕， 电流减小到 0 ， 磁场能全部转化为电场能， 极板上 的电荷量达到最大值。 此后， 这样的充电、 放电过程反复进行 下去。 5. 电磁振荡的实质 在电磁振荡过程中， 电容器极板上的电 荷量、 电路中的电流与振荡电流相联系的电 场和磁场都在周期性的变化， 电场能和磁场 能也随着做周期性的转化。 知识点 2 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： 电磁振荡完成周期性变化的次数与 所用时间之比叫作它的频率， 数值等于单 位时间内完成周期性变化的次数。 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作振 荡电路的固有周期和固有频率， 简称振荡电 路的周期和频率。 3. 周期和频率公式： T＝2π LC 姨 ， f＝ 1 2π LC 姨 。 要 点 突 破 要点 1 振荡电流、 极板带电荷量随时 间的变化图像 + - + - + - 甲 乙 丙 丁 戊 1. 电 磁 振 荡 G S C L 53 学 高中物理选择性必修 第二册 （人教版） 上图为 LC 振荡电路在一个周期内的振 荡过程， 以图甲为起始时刻， 图甲表示电容 器刚要放电瞬间， 电路里没有电流， 电容器 两极板电荷最多。 例 1 （多选） 如图所示， L 为一电阻可忽略 的线圈 ， D 为一灯 泡 ， C 为电容器 ， 开关 S 处于闭合状态， 灯泡 D 正常发 光， 现突然断开 S ， 并开始计时， 能 正确反映电容器 a 极板上电荷量 q 及 LC 回路中电流 i （规定顺时针方向为 正） 随时间变化的图像是 （图中 q 为 正值表示 a 极板带正电） （ ）