電磁波的產(chǎn)生與發(fā)射 【核心知識 精講精研 】 高二物理 （滬科版2020上海選擇性必修第二冊）

§8.2

電磁波的產(chǎn)生與發(fā)射水波是由機(jī)械振動形成的。一顆石子投入水面會激起一陣漣漪，但是要形成持續(xù)的水波，則需要不斷地?fù)舸蛩?。電視、廣播接收的是電磁波，要產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，需要持續(xù)變化的電流。怎樣才能產(chǎn)生這樣的電流呢？新課導(dǎo)入不斷地?fù)舸蛩嬗^察振蕩電路電流變化情況動畫模擬實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一個(gè)周期性變化放電充電充電放電ｑｉｑｉｑｉｑｉ++++----++++----q=Qmi=0q=Qmi=0q=0i=Imq=0i=ImLCLC振蕩電路大小和方向都做周期性變化的電流叫振蕩電流。

產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路。一、1.振蕩電流:2.振蕩電路:

①LC回路：由線圈L和電容器C組成的最簡單振蕩電路。②理想的LC振蕩電路:

只考慮線圈、電容器的作用，而忽略能量損耗。觀察振蕩電路中電壓的波形1.電磁振蕩：

在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的過程中，電容器極板上的電荷、通過線圈的電流，以及跟電荷和電流相聯(lián)系的電場和磁場都發(fā)生周期性的變化，這種現(xiàn)象叫電磁振蕩。二、電磁振蕩的周期性過程：___+++LCLC_+電源 用電器用電器放電：電場能磁場能磁場能電場能充電：2.振蕩電路的工作原理

注意觀察電荷量變化和電流大小及方向的變化情況動畫模擬2.振蕩電路的工作原理電磁振蕩的充放電過程+-+-+-+-+-正向放電正向充電反向放電反向充電①電容器充電結(jié)束，兩極板上的電荷最多。②回路中電流從0開始逐漸增到最大。兩極板電荷量從最大減為0。③自感線圈給電容器正向充電結(jié)束，回路中電流從最大減為0，兩極板電荷量從0變回最大。⑤自感線圈給電容器反向充電，于是整個(gè)電路回到最開始狀態(tài)。④電容開始反向放電(1)兩個(gè)物理過程：放電過程：電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，q↓→i↑充電過程：磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，q↑→i↓充電完畢狀態(tài)：磁電場能最大，磁場能最小。放電完畢狀態(tài)：電磁場能最大，電場能最小。LC回路工作過程具有對稱性和周期性，可歸結(jié)為：(2)兩個(gè)特殊狀態(tài)：3.電磁振蕩的特點(diǎn)：二、電磁振蕩的周期性過程：時(shí)間tt=0t=T/4t=T/2t=3T/4t=T電容器帶電量電路中電流電場能磁場能

最大(A＋、B－)零最大零零最大(a→b)零最大最大(A－、B＋)零最大零零最大(b→a)零最大最大(A＋、B－)零最大零CLSEa

－－－B+++Abt＝0時(shí)CLSEaBAbt＝T/4時(shí)CLSEa+++B－－－Abt＝T/2時(shí)CLSEaBAbt＝3T/4時(shí)CLSEa

－－－B+++Abt＝T時(shí)4.電磁振蕩的圖象分析電流I0t+-電容器電量Q0t+-+-+-+-正向放電正向充電反向放電反向充電二、電磁振蕩的周期性過程：例［多選］在LC振蕩電路中，某時(shí)刻電路中的電流方向如圖所示，且電流正在減小，則該時(shí)刻（）A.電容器上極板帶正電，下極板帶負(fù)電B.電容器上極板帶負(fù)電，下極板帶正電C.電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化D.磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化BD【解析】C錯(cuò)，D對：電流正在減小說明磁場能轉(zhuǎn)化為電場能。A錯(cuò)，B對：此時(shí)電容器正在充電，由電流方向知電容器上極板帶負(fù)電，下極板帶正電。5、電磁振蕩中的能量變化i0tB0tQ0tE0t時(shí)間t電流I電量Q電場能磁場能0零最大最大最大零零零零零零零最大最大最大最大最大最大最大零零B

0tE

電磁振蕩的過程中，電場能和磁場能發(fā)生周期性的轉(zhuǎn)化t0磁場能

電場能

電場能磁場能充電磁感強(qiáng)度B電容器帶電量ｑ電路中電流i同步變化同步變化兩極間場強(qiáng)E放電Q、B、i、E變化周期T電場能、磁場能變化周期三、電磁振蕩中的能量變化424++__++——?jiǎng)菽軇幽軇菽軇幽茈妶瞿艽艌瞿茈妶瞿艽艌瞿?+__勢能0itTT3TT電場能四、電磁振蕩的周期和頻率L1＞L2C1＞C2

第一次的振蕩周期大于第二次的振蕩周期實(shí)驗(yàn)探究：1．周期和頻率：

①電磁振蕩完成一次周期性變化所需的時(shí)間叫做周期，

②一秒鐘內(nèi)完成周期變化的次數(shù)叫做頻率．

LC回路的周期和頻率：由回路本身的特性決定．

這種由振蕩回路本身特性所決定的振蕩周期（或頻率）叫做振蕩電路的固有周期（或固有頻率），簡稱振蕩電路的周期（或頻率）．2．在一個(gè)周期內(nèi)，振蕩電流的方向改變兩次；電場能（或磁場能）完成兩次周期性變化．四、電磁振蕩的周期和頻率理論分析表明，LC電路的周期T與電感L、電容C的關(guān)系是①式中各物理量T、L、C、f

的單位分別是

s、H、F、Hz。②改變周期的方法：L：線圈的大小、形狀、匝數(shù)、鐵芯。

注意：①在一個(gè)周期內(nèi)，振蕩電流的方向改變兩次；

②電場能（或磁場能）完成兩次周期性變化。四、電磁振蕩的周期和頻率

第二：振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，這樣才能有效地把能量輻射出去。第一：要有足夠高的振蕩頻率。1.有效發(fā)射電磁波的條件和方法①減小電容C：增大板間距d，減小正對面積S②減小自感系數(shù)L振蕩電路變?yōu)槌蔀橐粭l導(dǎo)線開放電路開放開放五、電磁波的發(fā)射天線地線天線和大地構(gòu)成一個(gè)巨大的電容

實(shí)際應(yīng)用中的開放電路，線圈的一端用導(dǎo)線與大地相連，這條導(dǎo)線叫作地線；線圈的另一端與高高地架在空中的天線相連。電磁波就能由這樣的開放電路有效地發(fā)射出去。將發(fā)射塔建的很高五、電磁波的發(fā)射2.使載波隨各種信號而改變的技術(shù)——調(diào)制把傳遞的電信號（叫做調(diào)制信號）加到高頻振蕩電路（叫做載波）上的過程。①調(diào)制：進(jìn)行調(diào)制的裝置叫做調(diào)制器。五、電磁波的發(fā)射2.使載波隨各種信號而改變的技術(shù)——調(diào)制②常用的調(diào)制方式——調(diào)幅、調(diào)頻B、調(diào)頻：使高頻電流或電壓的頻率隨信號改變的調(diào)制方式叫做調(diào)頻。用FM表示。A、調(diào)幅：高頻電流或電壓的振幅隨信號改變，這種調(diào)制叫做調(diào)幅，用AM表示。五、電磁波的發(fā)射電磁波的發(fā)射全過程調(diào)制器放大器五個(gè)名詞載波信號調(diào)制調(diào)幅調(diào)頻“運(yùn)送貨物的車輛”“待運(yùn)送的貨物”“裝載貨物的過程”“裝載貨物的方式”1.振蕩電流：大小和方向都做周期性迅速變化的電流2.振蕩電路：能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路。3.LC振蕩電路：當(dāng)開關(guān)置于線圈一側(cè)時(shí)，由電感線圈L和電容C組成的電路，就是最簡單的振蕩電路。4.電磁振蕩：在整個(gè)過程中，電路中的電流i、電荷量q、電場強(qiáng)度E、磁感應(yīng)強(qiáng)度B，都在周期性地變化著。5.電磁振蕩的周期和頻率課堂小結(jié)1.如圖所示為理想LC振蕩回路，某時(shí)刻電容器極板帶電情況和線圈中的磁場方向如圖，下列哪些說法是正確的（

）A.此時(shí)電容器正在充電B.此時(shí)線圈中的磁場能在減少C.若在線圈中插入鐵芯，振蕩電流的頻率增大D.若增大電容器極板間距，振蕩電流的頻率增大D小試牛刀D.磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化2.某時(shí)刻LC回路的狀態(tài)如圖所示,則此時(shí)刻()A.振蕩電流i正在減小B.振蕩電流i

正在增大C.電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化CL由電流方向和電容器上電量可判斷電路中正在充電.AD小試牛刀3.

LC回路中電容器兩端的電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示,則()A.在時(shí)刻t1,電路中的電流最大B.在時(shí)刻t2,電路中的磁場能最大C.在時(shí)刻t2至t3,電路中電場能不斷增大D.在時(shí)刻t3至t4,電容的帶電量不斷增大UOt1t2t3t4tBC小試牛刀4.（多選）對振蕩電路，下列說法正確的是（

）B.振蕩電路中