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1、第第1讲电磁振荡讲电磁振荡第第2讲电磁场和电磁波讲电磁场和电磁波 目目标标定定位位 1.了了解解振振荡荡电电流流、振振荡荡电电路路及及LC振振荡荡电电路路的的振振荡荡过过程程，会会求求LC振振荡荡电电路路的的周周期期与与频频率率.2.了了解解阻阻尼尼振振荡荡和和无无阻阻尼尼振振荡荡.3.了了解解麦麦克克斯斯韦韦电电磁磁场场理理论论的的基基本本观观点点以以及及在在物物理理学学发发展展史史上上的的意意义义.4.了了解解电电磁磁波波的的特特点点及及其其发发展展过过程程，通通过过电电磁波体会电磁场的物理性质磁波体会电磁场的物理性质一、电磁振荡一、电磁振荡1振荡电流的产生电磁振荡振荡电流的产生电磁振荡(
2、1)振荡电流和振荡电路振荡电流和振荡电路振振荡荡电电流流：大大小小和和_都都随随时时间间做做周周期期性性迅迅速速变变化化的的电流电流振振荡荡电电路路：能能够够产产生生_的的电电路路由由_和和_组组成成的的电电路路是是最最简简单单的的振振荡荡电电路路，称称为为LC振振荡荡电路电路方向方向 振荡电流振荡电流 线圈线圈L 电容器电容器C (2)电磁振荡的过程电磁振荡的过程放放电电过过程程：由由于于电电感感线线圈圈对对交交变变电电流流的的阻阻碍碍作作用用，放放电电电电流流由由零零逐逐渐渐增增大大，线线圈圈产产生生的的磁磁场场_，电电容容器器里里的的电电场场逐逐渐渐减减弱弱，电电场场能能逐逐渐渐转转化化
3、为为磁磁场场能能放放电电完完毕毕后后，_全部转化为全部转化为_充充电电过过程程：电电容容器器放放电电完完毕毕后后，由由于于线线圈圈的的自自感感作作用用，电电流流保保持持_继继续续流流动动，电电容容器器将将进进行行_，线线圈圈的的磁磁场场逐逐渐渐减减弱弱，电电容容器器里里的的电电场场_，磁磁场场能能逐逐渐渐转转化化为为电电场场能能充充电电完完毕毕，电电流流减减小小为为零零，_全部转化为全部转化为_.此后电容器再放电，再充电此后电容器再放电，再充电逐渐增强逐渐增强 电场能电场能 磁场能磁场能 原来的方向原来的方向 反向充电反向充电 逐渐增强逐渐增强 磁场能磁场能 电场能电场能 (3)电磁振荡电磁振
4、荡电容器不断地充电和放电，电路中就出现了电容器不断地充电和放电，电路中就出现了_变化的变化的振荡电流，这种现象叫做电磁振荡振荡电流，这种现象叫做电磁振荡周期性周期性 2无阻尼振荡和阻尼振荡无阻尼振荡和阻尼振荡(1)在在电电磁磁振振荡荡中中，如如果果没没有有_，振振荡荡将将永永远远持持续续下下去去，振振荡荡电电流流的的振振幅幅应应该该永永远远_，这这种种振振荡荡叫叫做无阻尼振荡，如图做无阻尼振荡，如图1甲甲(2)由由于于电电路路中中有有电电阻阻，电电路路中中的的能能量量有有一一部部分分要要转转化化成成_，还还有有一一部部分分能能量量以以电电磁磁波波的的形形式式_到到周周围围空空间间去去了了这这样
5、样，振振荡荡电电路路中中的的能能量量逐逐渐渐损损耗耗，振振荡荡电电流流的的振振幅幅_，直直到到停停止止振振荡荡这这种种振振荡荡叫叫做做阻阻尼尼振振荡荡如图乙如图乙能量损失能量损失 保持不变保持不变 内能内能 辐射辐射 逐渐减小逐渐减小 周期性变化周期性变化 次数次数 无阻尼无阻尼 二、电磁场和电磁波二、电磁场和电磁波1麦克斯韦电磁理论的两个基本假设麦克斯韦电磁理论的两个基本假设(1)变化的磁场能够在周围空间产生电场变化的磁场能够在周围空间产生电场(2)变化的电场能够在周围空间产生磁场变化的电场能够在周围空间产生磁场2电磁场电磁场如如果果在在空空间间某某区区域域有有_的的电电场场，那那么么这这个
6、个变变化化的的电电场场就就在在它它周周围围空空间间引引起起变变化化的的_，这这个个变变化化的的磁磁场场又又在在它它周周围围空空间间引引起起变变化化的的电电场场于于是是，变变化化的的电电场场和和变变化化的的磁磁场场交交替替产产生生，形形成成不不可可分分割割的的统统一一体体，称称为为电电磁场磁场不均匀变化不均匀变化 磁场磁场 3电磁波电磁波(1)产产生生：由由_的的电电场场和和磁磁场场交交替替产产生生而而形形成成的的电电磁磁场场是是由由近近及及远远传传播播的的，这这种种变变化化的的电电磁磁场场在在空空间间的的传传播播称称为为电磁波电磁波(2)_在在1865年年从从理理论论上上预预见见了了电电磁磁波
7、波的的存存在在，1888年年物物理理学学家家_第第一一次次用用实实验验证证实实了了电电磁磁波波的的存存在在_还还运运用用自自己己精精湛湛的的实实验验技技术术测测定定了了电电磁磁波波的的波波长长和和频频率率，得得到到了了电电磁磁波波的的传传播播速速度度，证证实实了了这这个个速速度度等等于于_(3)电磁波的波长电磁波的波长、波速、波速v和周期和周期T、频率、频率f的关系：的关系：vT_.(4)电磁波在真空中的传播速度电磁波在真空中的传播速度v_.变化变化 麦克斯韦麦克斯韦 赫兹赫兹 赫兹赫兹 光速光速 c3108 m/s 如图如图2所示所示一、电磁振荡中各物理量的变化情况一、电磁振荡中各物理量的变
8、化情况【例例1】(多多选选)某某时时刻刻LC振振荡荡电电路路的的状状态态如如图图3所所示示，则则此此时刻时刻()A振荡电流振荡电流i在减小在减小B振荡电流振荡电流i在增大在增大C电场能正在向磁场能转化电场能正在向磁场能转化D磁场能正在向电场能转化磁场能正在向电场能转化解解析析图图中中电电容容器器上上极极板板带带正正电电荷荷，根根据据振振荡荡电电流流方方向向可可知知负负电电荷荷向向下下极极板板聚聚集集，所所以以电电容容器器正正在在充充电电，电电容容器器充充电电的的过过程程中中，电电流流减减小小，磁磁场场能能向向电电场场能能转转化化，所所以以A、D选项正确选项正确答案答案AD1恒恒定定的的磁磁场场
9、不不会会产产生生电电场场，同同样样，恒恒定定的的电电场场也也不不会会产产生生磁场磁场2均均匀匀变变化化的的电电场场在在周周围围空空间间产产生生恒恒定定的的磁磁场场，同同样样，均均匀匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场变化的磁场在周围空间产生恒定的电场3振振荡荡变变化化的的磁磁场场在在周周围围空空间间产产生生同同频频率率振振荡荡的的电电场场，同同样样，振荡变化的电场在周围空间产生同频率振荡的磁场振荡变化的电场在周围空间产生同频率振荡的磁场二、对麦克斯韦电磁场理论的理解二、对麦克斯韦电磁场理论的理解【例例2】关于电磁场理论，下列说法正确的是关于电磁场理论，下列说法正确的是()A在电场周围一定产生磁
10、场，磁场周围一定产生电场在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B在在变变化化的的电电场场周周围围一一定定产产生生变变化化的的磁磁场场，变变化化的的磁磁场场周周围一定产生变化的电场围一定产生变化的电场C均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场解解析析根根据据麦麦克克斯斯韦韦电电磁磁场场理理论论，只只有有变变化化的的电电场场能能产产生生磁磁场场，均均匀匀变变化化的的电电场场产产生生稳稳定定的的磁磁场场，非非均均匀匀变变化化的的电电场才产生变化的磁场场才产生变化的磁
11、场答案答案D针针对对训训练练某某电电路路中中电电场场随随时时间间变变化化的的图图像像如如图图所所示示，能能发发射射电磁波的电场是电磁波的电场是()解解析析图图A中中电电场场不不随随时时间间变变化化，不不会会产产生生磁磁场场；图图B和和图图C中中电电场场都都随随时时间间做做均均匀匀的的变变化化，只只能能在在周周围围产产生生稳稳定定的的磁磁场场，也也不不会会产产生生和和发发射射电电磁磁波波；图图D中中电电场场随随时时间间做做不不均均匀匀的的变变化化，能能在在周周围围空空间间产产生生变变化化的的磁磁场场，进进而而能能产产生生变变化化的的电电场场，从从而而交交织织成成一一个个不不可可分分割割的的统统一
12、一体体，即即形形成成电磁场，能发射电磁波电磁场，能发射电磁波答案答案D2电磁波和机械波的区别电磁波和机械波的区别(1)二者本质不同二者本质不同电磁波是电磁场的传播，机械波是质点机械振动的传播电磁波是电磁场的传播，机械波是质点机械振动的传播(2)传播机理不同传播机理不同电电磁磁波波的的传传播播机机理理是是电电磁磁场场交交替替感感应应，机机械械波波的的传传播播机机理理是质点间的机械作用是质点间的机械作用(3)电磁波传播不需要介质，而机械波传播需要介质电磁波传播不需要介质，而机械波传播需要介质(4)电电磁磁波波是是横横波波，机机械械波波既既有有横横波波又又有有纵纵波波，甚甚至至有有的的机机械波同时有
13、横波和纵波，例如地震波械波同时有横波和纵波，例如地震波【例例3】(多多选选)以以下下关关于于机机械械波波与与电电磁磁波波的的说说法法中中，正正确确的的是是()A机械波和电磁波，本质上是一致的机械波和电磁波，本质上是一致的B机机械械波波的的波波速速只只与与介介质质有有关关，而而电电磁磁波波在在介介质质中中的的波波速速不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关C机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波D它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象解解析析机机械械波波由由振振动动产产生生；电电磁磁波波由
14、由周周期期性性变变化化的的电电场场(或或磁磁场场)产产生生，机机械械波波是是能能量量波波，传传播播需需要要介介质质，速速度度由由介介质质决决定定，电电磁磁波波是是物物质质波波，波波速速由由介介质质和和自自身身的的频频率率共共同同决决定定；机机械械波波有有横横波波，也也有有纵纵波波，而而电电磁磁波波一一定定是是横横波波，它它们们都都能能发发生生反反射射、折折射射、干干涉涉和和衍衍射射等等现现象象，故故选选项项B、C、D正确正确答案答案BCD借借题题发发挥挥机机械械波波的的传传播播速速度度完完全全由由介介质质决决定定，而而电电磁磁波波的传播速度是由介质和频率共同决定的传播速度是由介质和频率共同决定.