第四章整合提升

电磁波

⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎧ 电磁波的发现⎩⎪⎨⎪⎧ 麦克斯韦的电磁场理论⎩⎪⎨⎪⎧ 变化的电场产生磁场变化的磁场产生电场预言电磁波的存在赫兹实验：证实电磁波的存在电磁振荡⎩⎪⎨⎪⎧ 振荡过程中各物理量的变化规律LC 振荡电路的周期、频率公式：T ＝2πLC ，f ＝12πLC 电磁波的发射和接收⎩⎨⎧ 发射端：调制⎩⎪⎨⎪⎧

调幅调频接收端：调谐→解调电磁波与信息化社会：电视、雷达、移动电话、因特网

电磁波谱⎩⎪⎨⎪⎧ 定义：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱包括：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线各种电磁波的特性及应用

一、麦克斯韦电磁理论

1

．

对麦克斯韦电磁场理论两个基本观点的理解

(1)变化的磁场产生电场，可从以下三个方面理解：

①稳定的磁场不产生电场

②均匀变化的磁场产生恒定的电场

③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场

(2)变化的电场产生磁场，也可从以下三个方面理解：

①恒定的电场不产生磁场

②均匀变化的电场产生恒定的磁场

③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场

2．感应电场方向的判定

变化的磁场产生的感应电场的方向，与存在闭合回路时产生的感应电流的方向是相同的．例1关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是()

A．稳定的电场产生稳定的磁场

B．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场

C．变化的电场产生的磁场一定是变化的

D．振荡的电场周围空间产生的磁场也是振荡的

解析麦克斯韦电磁场理论的要点是：变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场)，若磁场(电场)的变化是均匀的，产生的电场(磁场)是稳定的，若磁场(电场)的变化是振荡的，产生的电场(磁场)也是振荡的，由此可判定正确答案为D项．

答案 D

例2一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动，如图1所示．当磁感应强度均匀增大时，此粒子的()

图1

A．动能不变

B．动能增大

C．动能减小

D．以上情况都可能

解析当磁场均匀增强时，根据麦克斯韦电磁场理论，将激发一稳定的电场，带电粒子将受到电场力作用，电场力对带正电的粒子做正功，所以粒子的动能将增大．故正确答案为B.

答案 B

二、LC回路振荡规律、周期及频率

1．LC回路中各量的变化规律

电容器上的物理量：电量q、电场强度E、电场能E E.

线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能E B.

放电过程：q↓—E↓—E E↓―→i↑—B↑—E B↑

充电过程：q↑—E↑—E E↑―→i↓—B↓—E B↓

充电结束时q、E、E E最大，i、B、E B均为零；放电结束时q、E、E E均为零，i、B、E B最大．2．电磁振荡的周期和频率

(1)周期T＝2πLC

频率f＝1

2πLC

(2)对周期公式T＝2πLC的定性分析

①L对T的影响：L越大，振荡过程中因自感现象产生的自感电动势就越大，楞次定律中所说的“阻碍”作用也就越大，从而延缓振荡电流的变化，使振荡周期T变长．

②C对T的影响：C越大，振荡过程中无论是充电阶段(将C充至一定电压)，还是放电阶段(将一定电压下的电容器C中的电荷量放完)，其时间都相应地变长，从而使振荡周期T 变长．

例3为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中，电容器可通过开关S与线圈L或电源相连，如图2所示．当开关从a拨到b时，由L与C构成的回路中产生周期T＝2πLC的振荡电流．当罐中的液面上升时()

图2

A．电容器的电容减小

B．电容器的电容增大

C．LC回路的振荡频率减小

D．LC回路的振荡频率增大

解析当罐中液面上升时，电容器极板间的介电常数变大，则电容器的电容C增大，

根据T＝2πLC，可知LC回路的振荡周期T变大，又f＝1

T

，所以振荡频率变小，故选项B、C正确，选项A、D错误．

答案BC

例4在LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图3所示，则下列说法正确的是()

图3

A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电

B．若电容器正在充电，则电容器下极板带正电

C．若电容器上极板带正电，则线圈中电流正增大

D．若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流的增大

解析由磁场方向和安培定则可判断振荡电流的方向，由于题目中未标明电容器两极板带电情况，可分两种情况讨论：

(1)若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电阶段，电流增大，则C对，A错；

(2)若该时刻电容器下极板带正电，则可知电容器处于充电状态，电流在减小，则B对，由楞次定律可判定D对．

答案BCD

三、电磁波的传播特点及应用

1．电磁波谱

无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等合起来，便构成了范围非常广阔的电磁波谱．

2．各种不同的电磁波既有共性，又有个性．

(1)共性：它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，都满足公式v＝fλ，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108 m/s，它们的传播都不需要介质，各波段之间的区别并没有绝对的意义．

(2)个性：不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性．波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短观察干涉、衍射现象越困难．正是这些不同的特性决定了它们不同的用途．

例5下列有关电磁波的说法中正确的是()

A．电磁波谱中最难发生衍射的是无线电波

B．电磁波谱中最难发生衍射的是γ射线

C．频率大于可见光的电磁波表现为沿直线传播

D．雷达用的是微波，因为微波传播的直线性好