第8.2节 电磁波的产生与发射-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第二册）

第八章·电磁振荡与电磁波 第2节 电磁波产生与发射 ◎目标导航 知识要点 难易度 1．电磁振荡（LC振荡电路） 2．周期公式 3．电磁波产生、发射、接受 ★★★ ★★ ★★ ◎知识精讲 1．LC电路： 由线圈和电容器组成的电路，就是最简单的振荡电路，称为振荡电路。 把电压传感器（或示波器）的两端连在电容器的两个极板上。先把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。观察电脑显示器（或示波器）显示的电压的波形。 2．电磁振荡 图甲①：当开关掷向线圈的瞬间，也就是电容器刚要放电的瞬间，电路里没有电流，电容器两极板上的电荷最多．此时电容器里的电场最强，电路里的能量全部储存在电容器的电场中． 图甲②：电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐减少．到放电完毕时，电容器极板上没有电荷，放电电流达到最大值． 在这个过程中，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．在放电完毕的瞬间，电场能全部转化为磁场能． 图甲③：电容器放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为零，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小．电容器在与原来相反的方向重新充电，电容器两极板带上相反的电荷，并且电荷逐渐增多．到反方向充电完毕的瞬间，电流减小为零，电容器极板上的电荷量达到最大值． 在这个过程中，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．到反方向充电完毕的瞬间，磁场能全部转化为电场能． 图甲④：此后电容器再放电． 图甲⑤：此后电容器再充电． 这样不断地充电和放电，电路中就出现了大小、方向都在变化的电流，即出现了振荡电流．在这个过程中，电容器极板上的电荷量 、电路中的电流 、电容器里的电场场度 、线圈里的磁感应强度 ，都在周期性地变化着．这种现象就是电磁振荡．在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化．图乙、丙表示电路中的电流和电容器极板上的电荷量周期性变化的情况． ① ② ③ ④ ⑤ 甲 电磁振荡过程 乙 电流的周期性变化（以图甲中顺时针方向电流为正） ① ② ③ ④ ⑤ 丙 电容器极板上电荷量的周期性变化（为图甲中上面极板的电荷量） 时刻t 0 T 电荷量q 最多 0 最多 0 最多 电压u 最大 0 最大 0 最大 电场能E电 最大 0 最大 0 最大 电场强度E 最大 0 最大 0 最大 电流i 0 最大 0 最大 0 磁场能E磁 0 最大 0 最大 0 磁感应强度B 0 最大 0 最大 0 3．无阻尼振荡和阻尼振荡 （1）振荡电路中，若没有能量损耗，则振荡电流的振幅（）将不变，如图所示，叫做无阻尼振荡（或等幅振荡） （2）阻尼振荡，任何振荡电路中，总存在能量损耗，使振荡电流的振幅逐渐减小，如图所示，这叫做阻尼振荡（或叫减幅振荡），如果用振荡器周期性地给振荡电路补充能量，就可以保持等幅振荡，这类似于受迫振动． 4．电磁振动的周期和频率 周期公式 频率公式 LC振荡电路的周期（频率）只由电路本身的特性（、值）决定，所以叫做固有周期和固有频率。 5．电磁波的发射 ①开放电路． ②提高振荡电路频率． ③对电磁波进行调制(两种方式：调幅、调频)． 实际电路由振荡器和开放电路两部分组成。 ◎例题精讲 例1.判断正误 A．振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场 （ ） B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 （ ） C．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 （ ） D．LC振荡电路中，当电流最大时，线圈L中的磁通量变化率最大（ ） E．电磁波的频率等于激起电磁波的振荡电流的频率 （ ） 例2. 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 例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？ ◎巩固练习 1.(多选)关于电磁振荡电磁波，下列说法正确的是（　　） A．当LC电路里有振荡电流时，电路里就产生了电磁