电磁场与电磁波-知识点总结

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第18章:电磁场与电磁波

、知识网络

LC 回路中电磁振荡过程中电荷、电场。 电路电流与磁场的变化规律、电场能与磁场能相互变化。 分类：阻尼振动和无阻尼振动。

＜振荡周期：T 2 JLC 。改变L 或C 就可以改变T 。

、重、难点知识归纳

1 •振荡电流和振荡电路

(1) 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫振荡电流。能够产生振荡电流的电路 叫振荡电路。自由感线圈和电容器组成的电路，

是一种简单的振荡电路， 简称LC 回路。

在振荡电路里产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流以及跟电 荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性变化的现象叫电磁振荡。

(2) LC 电路的振荡过程：在LC 电路中会产生振荡电流，电容器放电和充电，电路中的 电流强度从小变大，再从大变小，振荡电流的变化符合正弦规律.当电容器上的带电量 变小时，电路中的电流变大，当电容器上带电量变大时，电路中的电流变小

⑶LC 电路中能量的转化 ：

a 电磁振荡的过程是能量转化和守恒的过程•电流变大时，电场能转化为磁场能,

麦克斯 韦电磁 场理论

｛变化的电场产生磁场

变化的磁场产生电场

特点：为横波，在真空中的速度为

3.0 x 108m/s

r

目的：传递信息 发射J

调制：调幅和调频

发射电路：振荡器、调制器和开放电路。

电磁波遇到导体会在导体中激起同频率感应电流 电谐振

从接收到的电磁波中“检”出需要的信号。

原理 选台 检波 I 接收电路：接收天线、调谐电路和检波电路

应用：电视、雷达。

场与电磁波

电流变小时，磁场能转化为电场能。

b、电容器充电结束时，电容器的极板上的电量最多，电场能最大，磁场能最小；电容器放电结束时，电容器的极板上的电量为零，电场能最小，磁场能最大.

c、理想的LC回路中电场能E电和磁场能E磁在转化过程中的总和不变。回路中电流越大时，L中的磁场能越大。极板上电荷量越大时，C中电场能越大(板间场强越大、两板间电压越高、磁通量变化率越大) 。

(4) LC电路的周期公式及其应用LC回路的固有周期和固有频率，与电容器带电量、极板间电压及电路中电流都无关，只取决于线圈的自感系数L及电容器的电容C。

周期的决定式：T 2x, LC

1

频率的决定式：f ——1一

2n'LC

2、电磁场

麦克斯韦电磁理论：变化的磁场能够在周围空间产生电场(这个电场叫感应电场或涡旋场，与由电荷激发的电场不同，它的电场线是闭合的，它在空间的存在与空间有无导体无关)，变化的电场能在周围空间产生磁场。

a、均匀变化的磁场产生稳定的电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场；

b、不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场。

c、振荡的(即周期性变化的)磁场产生同频率的振荡电场，振荡的电场产生同频率的振荡磁

场。

d、变化的电场和变化的磁场总是相互联系着、形成一个不可分离的统一体，称为电磁场。

电场和磁场只是这个统一的电磁场的两种具体表现。

3、电磁波：

(1)变化的电场和变化的磁场不断地互相转

化，并且由近及远地传播出去。这种变化的电磁场在空间以一定的速度传播的过程叫做电磁波。

(2)电磁波是横波。E与B的方向彼此垂直，而且都跟波的传播方向垂直，因此电磁波是横

波。电磁波的传播不需要靠别的物质作介质，在真空中也能传播。在真空中的波速为c=3.0 x 108m/s。振荡电路发射电磁波的过程，同时也是向外辐射能量的过程.

(3)电磁波三个特征量的关系：v=入f

4、电视和雷达

（1）电视发射、接收的基本原理

a 、发射：把摄取的图像信号和录制的伴音信号转换为电信号, 电磁波发射出去.

b 、接收：天线接收到电磁波后产生感应电流，经过调谐、解调等处理，将得到的图像 信号和伴音信号送到显像管和扬声器.

c 、发射电磁波的条件：要有足够高的振荡频率、振荡电路的电场和磁场必须分散到尽 可能大的空间、必须不断地补充能量。

（2）雷达

a 、雷达是利用定向发射和接收不连续的无线电波，根据时间间隔测量距离的.

b 、雷达发射的无线电波是微波，波长短、直线性好、反射性能强.

三、典型例题

例1、某时刻LC 回路中电容器中的电场方向和线圈中的磁场 方向如右图18-1所示。则这时电容器正在 ________ （充电还是放 电）,电流大小正在 _______ （增大还是减小）。

解析：用安培定则可知回路中的电流方向为逆时针方向，而上 极板是正极板，所以这时电容器正在充电；因为充电过程电场能增大，所

以磁场能减小，电流在减小。

点拨：此题是一个基础题，考查的是振荡电路中电路电流与磁场的变化规律。 小试身手

天线把带有这些信号的 图 18-1

1.1、如图所示的图 18-2的4个图中，开关先拨向位置 1,然后拨向位置2时，电路中能够

产生振荡电流的是（）

A 、t1、t3两个时刻电路中电流最大，且方向相同; 图 18-3

B、t1、t3两个时刻电路中电流最大，且方向相同

C、t2、t4两个时刻电路中电流最大，且方向相同

D • t2、t4两个时刻电路中电流最大，且方向相反

例2、图18-4所示为LC振荡电路中电容器极板上的电量q随时间t变化的曲线，由图18-4

可知（

A、在t i时刻，电路中磁能最小

B、从t i- t2时刻，电路中电流值不断变小

C、从t2- t3时刻，电容器不断充电

D、在t2时刻，电容器的电场能最小

解析：在LC振荡电路中，电容器极板上的电量与两板间电压、电场强度成正比，电量q多的时候，两板间电场的电场能也随之增多；电量q少的时候，两板间电

场弱，相应的电场能量也随之减少。忽略LC电路振荡过程中线圈电阻发热以及向空间辐射

电磁波，那么线圈中的磁场能与电容器两极板之间的电场能互相转换过程中，总的电磁场能量应保持不变。

答案：（1 ）在t i时刻，电容器极板上电量q为最大值，两板间电场能为最大，线圈中磁场能应是最小值。选项A正确。（2）从t i~t2时刻，电容器极板上电量q从正的峰值降为零值，电场能正在不断地转变为磁场能，与磁场能相应的电路中的电流强度正在不断增强，选项B

错误。（3）从t2~t3时刻，电容器极板上电量q又不断增大，表明电容器正在反向充电。选项C正确。（4）在t4时刻，电容器放电结束，极板上电量为零，电场能也为零，已全部转化为磁场能。选项D正确。本题选项A、C、D正确。

点拨：此题是一个理解题，考查的是LC电路中能量的转化和电路中电流与磁场的变化规律。小试身手

2.1、在LC电路发生电磁振荡的过程中，在电容器放电结束的时刻（）

A、电路中的电流为零

B •电容器极板间的场强为零

C .电场能全部转变为磁场能

D .磁场能全部转变为电场能

22、LC电路发生电磁振荡的过程中，当电感线圈无电流时（工艺）

A、电感线圈的磁场能达到最大