電磁波電磁振蕩

1、學習目標1、理解麥克斯韋電磁場理論；2、了解電磁場和電磁波；3、了解振蕩電流、振蕩電路的定義；4、理解LC振蕩電路的振蕩過程；5、知道電磁振蕩的周期和頻率。學習重點和難點1、理解麥克斯韋電磁場理論；2、知道電磁振蕩的周期和頻率，理解LC振蕩電路的振蕩過程及電場能與磁場能的相互轉(zhuǎn)化。知識要點梳理知識點一：電磁場與電磁波要點詮釋：1、麥克斯韋電磁場理論麥克斯韋電磁場理論：變化的磁場產(chǎn)生電場；變化的電場產(chǎn)生磁場。注意：不變化的電場周圍不產(chǎn)生磁場，變化的電場周圍一定產(chǎn)生磁場。但如果電場是均勻變化的，產(chǎn)生的磁場是恒定的，如果電場是周期性(振蕩)變化的，產(chǎn)生的磁場將是同頻率的周期性(振蕩)變化的磁場，反之

2、也成立。2、電磁場和電磁波的概念變化的電場和變化的磁場相聯(lián)系的統(tǒng)一體叫電磁場；電磁場的傳播就是電磁波。3、電磁波在真空中的傳播速度v=c光=m/s ；電磁波的傳播不需要介質(zhì)。4、電磁波的周期T、頻率f、波長以及它們與波速v的關系v=/T=f T、f由波源確定，不因介質(zhì)而變化，而v、在不同的介質(zhì)中其值不同；同一介質(zhì)中的電磁波頻率越高，波長越短。知識點二：振蕩電流、振蕩電路要點詮釋：1、振蕩電流：大小和方向均隨時間做周期性變化的電流叫振蕩電流。2、振蕩電路： 能產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路，常見的是LC振蕩電路。知識點三：LC電路中振蕩電流的產(chǎn)生過程要點詮釋：1、電容器充電而未開始放電時，電容器電

3、壓U最大，電場E最強，電場能最大，電路電流i =0 ；2、電容器開始放電后，由于自感L的作用，電流逐漸增大，磁場能增強，電容器中的電荷減少，電場能 減少。在放電完畢瞬間，U=0，E=0，i最大，電場能為零，磁場能最大。3、電容器放完電后，由于自感作用，電流i保持原方向繼續(xù)流動并逐漸減小，對電容器反向充電，隨電 流減小，電容兩端電壓升高，磁場能減小而電場能增大，到電流為零瞬間，U最大，E最大，i=0， 電場能最大，磁場能為零。4、電容器開始放電，產(chǎn)生反向放電電流，磁場能增大電場能減小，到放電完了時，U=0，E=0，i最大，電場能為零，磁場能最大上述過程反復循環(huán)，電路產(chǎn)生振蕩電流知識點四：電磁振蕩

4、、阻尼振蕩和無阻尼振蕩要點詮釋：1、電磁振蕩在振蕩電路中，電容器極板上的電量，通過線圈的電流及跟電荷和電流相聯(lián)系的電場和磁場都發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象叫電磁振蕩。2、電磁振蕩的周期和頻率(1)周期T：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時間叫周期。(2)頻率f ：一秒鐘內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)叫頻率。(3)LC電路的周期和頻率：T=2， f=1(2)注意：aLC電路的周期和頻率只取決于電容C和線圈的自感系數(shù)L，稱為電路的固有周期、頻率，跟電容器帶 電量Q，板間電壓U和線路中的電流i無關；bT、L、C、f的單位分別是秒(s)、亨(H)、法(F)、赫(Hz)。3、阻尼振蕩和無阻尼振蕩：(1)無阻尼振蕩：振

5、幅保持不變的振蕩叫無阻尼振蕩，電路中電場能與磁場能總和不變。(2)阻尼振蕩：振幅逐漸減小的振蕩叫阻尼振蕩，電路中電場能與磁場能總和減少。規(guī)律方法指導： 1、LC振蕩回路的核心就是電場能與磁場能相互轉(zhuǎn)化的過程。電場能最大時，磁場能一定最小。而與電場能相對應的物理量U、E、Q，當電場能最大時，U、E、Q都最大；與磁場能相對應的物理量B、i，當磁場能最大時，B、i都最大。2、LC電路的周期和頻率：T=2，其周期也稱為LC電路的固有周期，只與本身的因素有關。3、麥克斯韋電磁場理論：變化的電場一定產(chǎn)生磁場；振蕩的電場產(chǎn)生振蕩的磁場，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場。相反；磁場產(chǎn)生電場也具有相同的規(guī)律。4、電

6、磁波的頻率f、波長以及它們與波速v的關系：v=/T=f。要清楚波速是由介質(zhì)來決定的。從一種介質(zhì)進入另外一種介質(zhì)頻率不變，此時波長與波速成正比。經(jīng)典例題透析類型一LC振蕩電路中各物理量的變化1、 LC振蕩電路中，當電容器放電完畢瞬間，以下說法正確的是：（ ）A電容器極板間的電壓等于零，磁場能開始向電場能轉(zhuǎn)化B電流達到最大值，線圈產(chǎn)生的磁場達到最大值C如果沒有能量輻射損耗，這時線圈的磁場能等于電容器開始放電時電容器的電場能D線圈中產(chǎn)生的自感電動勢最大思路點撥：處理這類問題時，必須明確電路在某一時刻或某一過程的各種說法及其特點。解析：電容器放電完畢的瞬間，還有以下幾種說法：電場能向磁場能轉(zhuǎn)化完畢；磁

7、場能開始向電場能轉(zhuǎn)化；電容器開始反方向充電。電容器放電完畢的瞬間有如下特點：電容器電量Q=0，板間電壓U=0，板間場強E=0，線圈電流i最大，磁感應強度B最大，電路磁場能最大，電場能為零。線圈自感電動勢E自=LI/t，電容器放電完畢瞬間，雖然i最大，但/t為零，所以后E自等于零。由于沒有考慮能量的幅射，故能量守恒，在這一瞬間電場能E電=0，磁場能E磁最大，而電容器開始放電時，場能E電最大，磁場能E磁=0，則E磁=E電 。所以選項A、B、C正確。答案：ABC總結升華：放電完畢的瞬間電場能一定最小，電容器電量Q=0，板間電壓U=0，板間場強E=0；磁場能一定最大，線圈電流i最大，磁感應強度B最大。

8、舉一反三【變式】在LC振蕩電路中，當電容器的電量最大時：（ ）A電場能開始向磁場能轉(zhuǎn)化 B電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化C電場能向磁場能轉(zhuǎn)化完畢 D磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化思路點撥：清楚與電場能相對應的物理量，與磁場能相對應的物理量，并清楚二者的相互轉(zhuǎn)化解析：電容器的電量最大時，電場能最大，可認為是磁場能完全轉(zhuǎn)化為電場能，也可以認為是電場能開始向磁場能轉(zhuǎn)化。答案：A類型二LC振蕩電路的周期和頻率2、要想提高LC振蕩回路電磁振蕩的頻率，下列辦法中可行的是：（ ）A線圈中插入鐵心 B提高充電電壓C增加電容器兩板間距離 D減小電容器兩板間的正對面積思路點撥： 要熟練掌握LC振蕩電路的周期和頻率公式T=2 或f

9、=1(2)。解析：由公式f=1(2)得知：f和Q、U、I無關，與成反比，因此要增大f，就要減小L、C的乘積，即減小L或C。其中C=S4kd。減小L的方法有：在線圈中拉出鐵心、減小線圈長度；減小線圈橫截面積；減少單位長度匝數(shù)減小C的方法有：增加電容器兩板間的距離；減小電容器兩板間的正對面積；在電容器兩板間換上介電常數(shù)較小的電介質(zhì)。故C、D選項正確。答案：CD總結升華：在線圈中拉出鐵心、減小線圈長度；減小線圈橫截面積；減少單位長度匝數(shù)可減小L；增加電容器兩板間的距離；減小電容器兩板間的正對面積；在電容器兩板間換上介電常數(shù)較小的電介質(zhì)可減小C。舉一反三【變式1】把一根軟鐵棒插入LC振蕩回路的空心線圈

10、中，其它條件保持不變，則回路的：（ ）A固有振蕩頻率變高 B固有振蕩周期變大C固有振蕩頻率變低 D振蕩電壓增加思路點撥：清楚LC振蕩回路的周期、頻率公式。同時清楚改變自感系數(shù)L和電容C的物理量。解析：把一根軟鐵棒插入LC振蕩回路的空心線圈中，自感系數(shù)L變大，根據(jù)T=2 或f=1(2)，可知固有振蕩周期變大，振蕩頻率變小。與振蕩電壓無關。答案：B C【變式2】使一LC振蕩回路中電容器的帶電量最大值增大一倍，其他條件保持不變，則回路的：（ ）A固有振蕩周期增大一倍 B振蕩電壓最大值提高一倍C固有振蕩周期不變 D固有頻率減小為一半思路點撥：對于給定的電容器，電容C是不變的解析：由于LC振蕩回路中電容

11、器的帶電量最大值增大一倍，其他條件保持不變，所以，振蕩電壓最大值提高一倍。由于L、C都沒有變化，所以固有周期和頻率都沒有變化。答案：BC 類型三麥克斯韋電磁場理論3、關于電磁理論，下面幾種說法正確的是：（ ）A在電場的周圍空間一定產(chǎn)生磁場B任何變化的電場周圍空間一定產(chǎn)生變化的磁場C均勻變化的電場周圍空間產(chǎn)生變化的磁場D振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生變化的振蕩磁場思路點撥：要熟悉麥克斯韋電磁場理論的內(nèi)容：變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場；振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生變化的振蕩磁場，振蕩磁場在周圍空間產(chǎn)生變化的振蕩電場；均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，均勻變化的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場。解析：根據(jù)麥克斯韋電磁場理論得知：不變的電場周圍不產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，振蕩電場周圍產(chǎn)生振蕩磁場。故只有D答案正確。答案：D總結升華：只有變化的電場才能產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，振蕩電場產(chǎn)生振蕩的磁場。