讲义 - 电磁振荡、电磁波

1、中小学1对1课外辅导专家龙文教育学科教师辅导讲义教师：_ 学生：_ 时间:_年_月_日_段 一、黄金知识点：1、振荡电流、振荡电路的定义；*2、LC振荡电路的振荡过程；*3、电磁振荡的周期和频率；4、麦克斯韦电磁场理论；5、电磁场和电磁波。二、要点大揭密：*(一)振荡电流、振荡电路的定义：1、振荡电流的定义：小和方向均随时间作周期性变化的电流叫振荡电流。2、振荡电路的定义： 能产生振荡电流的电路叫振荡电路，常见的是LC振荡电路。*（二）LC电路中振荡电流的产生过程：(1)电容器充电而未开始放电时，电容器电压U最大，电场E最强，电场能最大，电路电流I =0 ；(2)电容器开始放电后，由于自感L的

2、作用，电流逐渐增大，磁场能增强，电容器中的电荷减少，电场能减少。在放电完毕瞬间，U=0，E=0，i最大，电场能为零，磁场能最大。(3)电容器放完电后，由于自感作用，电流i保持原方向继续流动并逐渐减小，对电容器反向充电，随电流减小，电容两端电压升高，磁场能减小而电场能增大，到电流为零瞬间，U最大，E最大，i=0，电场能最大，磁场能为零。(4)电容器开始放电，产生反向放电电流，磁场能增大电场能减小，到放电完了时，U=0，E=0，i最大，电场能为零，磁场能最大 上述过程反复循环，电路产生振荡电流*（三）电磁振荡：1、电磁振荡：在振荡电路中，电容器极板上的电量，通过线圈的电流及跟电荷和电流相联系的电场

3、和磁场都发生周期性变化的现象叫电磁振荡。2、阻尼振荡和无阻尼振荡：(1)无阻尼振荡：振幅保持不变的振荡叫无阻尼振荡，电路中电场能与磁场能总和不变(2)阻尼振荡：振幅逐渐减小的振荡叫阻尼振荡，电路中电场能与磁场能总和减少例在LC振荡电路中，当电容器放电完毕瞬间，以下说法正确的是：A、电容器极板间的电压等于零，磁场能开始向电场能转化；B、电流达到最大值，线圈产生的磁场达到最大值；C、如果没有能量辐射损耗，这时线圈的磁场能等于电容器开始放电时电容器的电场能；D、线圈中产生的自感电动势最大。分析和解答正确答案是A、B、C电容器放电完毕的瞬间，还有以下几种说法：电场能向磁场能转化完毕；磁场能开始向电场能

4、转化；电容器开始反方向充电。 电容器放电完毕的瞬间有如下特点：电容器电量Q=0，板间电压U=0，板间场强E=0，线圈电流I最大，磁感应强度B最大，电路磁场能最大，电场能为零。线圈自感电动势E自=LI/t电容器放电完毕瞬间，虽然I最大，但/t为零，所以后E自等于零。由于没有考虑能量的幅射，故能量守恒，在这一瞬间电场能E电=0，磁场能E磁最大，而电容器开始放电时，电场能E电最大，磁场能E磁=0，则E磁=E电所以答案A、B、C正确1 龙文教育·教务管理部中小学1对1课外辅导专家 处理这类问题时，必须明确电路在某一时刻或某一过程的各种说法及其特点。*（四）电磁振荡的周期和频率：1、概念：(1

5、)周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫周期。(2)频率f ：一秒钟内完成的周期性变化的次数叫频率。2、LC电路的周期和频率：T=2LC， f=1(2LC)注意：(1)LC电路的周期和频率只取决于电容C和线圈的自感系数L，称为电路的固有周期、频率，跟电容器带电量Q，板间电压U和线路中的电流I无关(2)T、L、C、f的单位分别是秒(s)、亨(H)、法(F)、赫(Hz)例要想提高电磁振荡的频率，下列办法中可行的是：A、线圈中插入铁心； B、提高充电电压；C、增加电容器两板间距离； D、减小电容器两板间的正对面积分析和解答正确答案是C、DLC) 得知：f和Q、U、I无关，与由公式f=1(2中

6、C=S4kd。 LC成反比因此要增大f，就要减小L、C的乘积，即减小L或C其减小L的方法有：在线圈中拉出铁心、减小线圈长度；减小线圈横截面积；减少单位长度匝数减小C的方法有：增加电容器两板间的距离；减小电容器两板间的正对面积；在电容器两板间换上介电常数较小的电介质故C、D答案正确。 可见在处理这类问题时，要熟记增大和减小L、C的方法。（五）电磁场与电磁波1、麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场。注意：不变化的电场周围不产生磁场，变化的电场周围一定产生磁场，但如果电场是均匀变化的，产生的磁场是恒定的，如果电场是周期性(振荡)变化的，产生的磁场将是同频率的周期性(振荡)变化的

7、磁场，反之也成立。2、电磁场和电磁波的概念：变化的电场和变化的磁场相联系的统一体叫电磁场；电磁场的传播就是电磁波。3、电磁波在真空中的传播速度：v=c光=3X109 m/s ；电磁波的传播不需要介质。4、电磁波的周期T，频率f，波长以及它们与波速的关系：v=/T=f ，T、f由波源确定，不因介质而变化，而v、在不同的介质中其值不同；同一介质中的电磁波频率越高波长越短。例关于电磁理论，下面几种说法正确的是：A、在电场的周围空间一定产生磁场；B、任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场；C、均匀变化的电场周围空间产生变化的磁场；D、振荡电场在周围空间产生变化的振荡磁场。分析和解答正确的答案是D。根

8、据麦克斯韦电磁场理论得知：不变的电场周围不产生磁场，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，振荡电场周围产生振荡磁场。故只有D答案正确。三、好题解给你：（一）本课预习题：1、在LC振荡电路中，当电容器的电量最大时：A、电场能开始向磁场能转化； B、电场能正在向磁场能转化；C、电场能向磁场能转化完毕； D、磁场能正在向电场能转化。2、当LC振荡电路中的电流达到最大值时，L中磁场的磁感应强度B和电容器C中电场的场强正是：A、B和E都达到最大值； B、B和E都为零；2 龙文教育·教务管理部中小学1对1课外辅导专家C、B达到最大值而E为零； D、B为零而E达到最大值。3、把一根软铁棒插入LC振荡回

9、路的空心线圈中，其他条件保持不变，则回路的：A、固有振荡频率变高； B、固有振荡周期变大；C、磁场能增加； D、振荡电压增加4、使一LC振荡回路中电容器的带电量最大值增大一倍，其他条件保持不变，则回路的：A、固有振荡周期增大一倍； B、振荡电压最大值提高一倍；C、固有振荡周期不变； D、固有频率减小为一半。5、下面说法正确的是：A、恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场；B、稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场；C、均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定磁场；D、均匀变化的电场和磁场互相激发，形成由近及远传播的电磁波。参考答案：1、A ； 2、C； 3、B ； 4、B C ； 5、A C 。（二）

10、基础题：1、关于LC振荡电路中的振荡电流，下列说法正确的是：A、振荡电流最大的瞬时，自感电动势为零；B、振荡电流为零时，自感电动势最大；C、振荡电流减小的过程中，自感电动势方向与电流同方向；D、振荡电流为零时，线圈周围磁场消失。2、两个相同的LC振荡电路中，充电完毕时两极板电压分别为Ul和U2，且Ul=2U2，则它们的振荡周期Tl和T2关系为：A、T1=T2 ； B、T1=T22 ； C、T1=2T2 ； D、T1=T23、当电磁波的频率增加时，它在真空中的速度将：A、减小； B、增大； C、不变； D、以上都不对。参考答案：1、ABCD ； 2、A ； 3、C 。（三）应用题：A、电容器开始

11、放电时，电路中电流最大；B、电路中电流最大时，电场能最小；C、电容器放电结束时，电路的电流为零；D、电容器再开始充电时，电路里磁场能最大。2、使LC振荡电路的周期变大，可用的方法是：A、增大电容器初始带电量； B、线圈中插入铁心；C、增大电容器两极板的正对面积； D、增大平行板电容器两极板间的距离。3、为使发射的电磁波的波长增为原来的两倍，可以将振荡电路的电容：A、变为原来的两倍； B、变为原来的一半；C、变为原来的4倍； D、变为原来的14。参考答案：1、B D ； 2、B C ； 3、C 。（四）提高题：1、在某LC振荡回路中，电流随时间变化的规律为 i=0.28sin1000t (A)，

12、若该电路中线圈的自感系数为L= 50m H ，则其电容器的电容为多少？振荡电流的有效值为多大？2、如图所示，闭合电键S，待电容器充电结束后，再打开电键S。在将平行板电容器C的两个极板用绝缘工具稍微平移拉开一些距离3 龙文教育·教务管理部 2 。 1、如图所示，先把开关S拨到a，对电容器充电，再把开关拨到b，下列说法正确的是：中小学1对1课外辅导专家 的过程中，在电容器周围空间：A、会产生变化的磁场；B、会产生稳定的磁场；C、不会产生磁场；D、会产生按正弦规律变化的磁场。多能容纳的电台数约为多少个？参考答案：1、分析与解答根据电流的表达式可知，振荡电流的频率为 f =/2= 1000/

13、2=500/又因为f = 3、无线电广播的中波波段波长范围为187m 560m，为了避免邻台干扰，相邻两个电台的频率至少相差104Hz。则在此波段内，最C121LC ，所以 C = 142fL2= 1422.510/525.010-2= 20 F振荡电流的有效值E有效=Emax/2、C 20.28/1.4 0.2 A 。分析与解答设电容器电容为C、带电量为Q，板间距离为d，场强为E、两板间电压为U，由U=Ed、C=Q/U ，可得E = Q/Cd ，对于平行板电容器，有C1/d ，即Cd不变，S断开后Q不变，从而E不变，不会产生磁场。3、约107个分析与解答根据C=f ，又波长的范围可得频率f的

14、范围为3105608Hz 3101878Hz ，约535KHz1605KHz。所以可容纳电台数为：（1605-535）103/104107（个）。（五）课后演武场：1、电磁波和机械波相比较，下列说法正确的有：A、电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质；B、电磁波在任何物质中传播速度都相同，机械波波速大小决定于介质；C、电磁波、机械波都不会产生衍射；D、电磁波和机械波都不会产生干涉。2、关于电磁波传播速度表达式v=f ，下述结论中正确的是：A、波长越大，传播速度就越快；B、频率越高，传播速度就越快；C、发射能量越大，传播速度就越快；D、电磁波的传播速度与传播介质有关。3、有一振荡电路，线圈的自

15、感系数L=8H，电容器的电容C=200pF，此电路能在真空中产生电磁波的波长是_m。4、一个带正电离子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动(如图所示)，当磁场的磁感应强度均匀增大时，此离子的：(提示：变化磁场在周围产生电场，电场力对电荷做功)A、动能不变； B、动能增大； C、动能减小； D、动能为零。5、在LC振荡电路中，电容器电压和电路电流随时间变化函数分别为u=Umcostt，I=Imsint，则在由3T4时刻到T时刻的过程：A、是磁场能转化为电场能过程； B、是电场能转化为磁场能的过程；C、是电容器充电过程； D、是电容器放电过程。4 龙文教育·教务管理部中小学1对1课外辅

16、导专家6、LC振荡电路发生电磁振荡时，从电容器充电开始到充电结束过程中，以下说法正确的是：A、线圈的自感作用逐渐增强，线圈中的电流由最大逐渐减小到零；B、通过线圈的磁通量变化率由最大逐渐减小到零；C、通过线圈的磁通量变化率应是由最小变化至最大，线圈两端的电压也增至最大；D、从电容器充电开始到充电结束需半个周期的时间。7、如图所示为LC振荡电路中振荡电流随时间变化的图象，o、a、b、c、d各时刻之间的时间间隔相等，以下结论正确的是：A、a时刻电容器极板上的电量最大，两板间电压也最大；B、b时刻线圈中磁场能为零，通过线圈的磁通量变化率也为零；C、c时刻电容器中电场能最小，两板间电压为零；D、a、b间的时间间隔为14个周期。8、LC振荡电路的固有频率为f ，则：A、电容器内电场变化的频率也为f； B、电容器内电场变化的频率为2f ；C、电场能和磁场能转化的频率为f； D、电场能和磁场能转化频率为2f 。9、振荡电路的线圈自感系数为L，电容器的电容量为C，当电容器两板电压从最大值到电压为零的最小时间为：A、2LC B、LC； C、12LC； D、14LC。10、同步卫星可与地面传播无线电话，则说完话后至少多长时间才能听到对方的回话？（卫星到地球上两通话处的距离都看作卫星高度，并设对方听完话后立即回话。已知：地球质量为M，地球半径为R，地球自转周期为T）参考答案：