(讲义)第4章 1-2 电磁振荡& 电磁波-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(教科版2019)

1．电磁振荡 2．电磁波 学习任务 1．理解振荡电流、振荡电路及LC振荡电路的概念；了解电磁振荡的周期与频率。 2．了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容。 3．了解LC振荡回路中振荡电流的产生过程；会求LC振荡电路的周期与频率。 4．了解电磁波的基本特点及其发现过程，通过电磁波体会电磁场的物质性。 知识点一　LC振荡电路和振荡电流　无阻尼振荡和阻尼振荡 1．振荡电流：大小和方向都随时间做周期性迅速变化的电流。 2．振荡电路：能够产生振荡电流的电路。 3．振荡过程：如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关S掷向2，从此时起，电容器要对线圈放电。 (1)放电过程：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0逐渐增大，线圈产生的磁场逐渐增强，电容器里的电场逐渐减弱，放电完毕时，电场能全部转化为磁场能。 (2)充电过程：电容器放电完毕，由于线圈的自感作用，电流并不会立即消失，仍保持原来的方向继续流动，电容器被反向充电，极板上带上相反电性的电荷，充电结束，极板上的电荷最多，磁场能又转化为电容器的电场能。此后电容器再放电、再充电，周而复始，于是电路中就有了周期性变化的振荡电流。 (3)电磁振荡：电场和磁场周期性的相互转变的过程也就是电场能和磁场能周期性相互转化的过程。 4．无阻尼振荡和阻尼振荡 (1)阻尼振荡：振荡电路中的能量逐渐损耗，振荡电流的振幅逐渐减小，直到停止振荡。 (2)无阻尼振荡：没有能量损失，振荡电流的振幅永远保持不变的振荡。 (3)实际的LC振荡是阻尼振荡：任何电路中都有电阻，电路中总会有一部分能量会转化为内能，另外，还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。如果要实现等幅振荡，必须有能量补充到电路中。 　在电磁振荡过程中，电场能与磁场能相互转化，什么时候磁场能最大？什么时候电场能最大？ 提示：放电结束时磁场能最大，充电结束时电场能最大。 1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)LC振荡电路的电容器放电完毕时，回路中磁场能最小。 (×) (2)LC振荡电路的电流为零时，线圈中的自感电动势最大。 (√) (3)实际的LC振荡电路是无阻尼振荡。 (×) 知识点二　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内完成周期性变化的次数。 3．固有周期和固有频率：振荡电路里发生无阻尼振荡时的周期和频率分别叫作固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率。 4．周期和频率公式：T＝2π ，f＝。 　LC振荡电路的周期和频率只取决于电感线圈的自感系数L和电容器的电容C，与电容器所带电荷量、极板间电压及回路中的电流无关。 2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)LC振荡电路线圈的自感系数增大为原来的4倍，振荡周期增大为原来的2倍。 (√) (2)提高充电电压，极板上带更多的电荷时，能使振荡周期变大。 (×) 知识点三　电磁波 1．麦克斯韦电磁理论的两个基本假设 (1)变化的磁场能够在周围空间产生电场。 (2)变化的电场能够在周围空间产生磁场。 2．电磁波 (1)电磁波的产生 变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场由近及远传播就形成了电磁波。 (2)电磁波是横波 电磁波的电场和磁场的方向都与传播方向垂直，因此电磁波是横波。电磁波是电磁场的传播，传播过程不需要介质。 (3)电磁波的速度 真空中电磁波的速度等于光速。 3．赫兹实验 (1)赫兹的实验装置 (2)实验现象 当感应圈两个金属球间有火花跳过时，检波器两个小铜球间也跳过火花。 (3)现象分析 当感应圈使得与它相连的两个金属球间产生火花时，空间出现了电磁波向外传播。当电磁波到达检波器时，检波器的两铜球间也产生了火花。 (4)实验结论：证实了电磁波的存在。 4．麦克斯韦电磁场理论的意义 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，建立了完整的电磁场理论。 　变化的磁场产生电场，如果电路闭合时产生感应电流，电路不闭合仍有感应电动势和电场。 3：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)变化的电场一定产生变化的磁场。(×) (2)只要有电场和磁场，就能产生电磁波。 (×) (3)电磁波在同种介质中只能沿直线传播。 (×) 如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，从此时起，电容器通过线圈放电，线圈中是否会产生自感电动势？自感电动势产生什么效果？线圈中的电流怎样变化？电容器的电场能转化为什么形式的能？当线圈中的电流减小时，是否会对电容器充电？此时线圈中的磁场能转化为什么形式的能？ 提示：线圈中的电流发生变化时，线圈中会产生自感电动势，阻碍线圈中电流的变化，电流逐渐增大，电容器的电场能转化为磁场能；线圈中电流减小时，对电容器充电，线圈中的磁场能转化为电容器的电