电磁波的产生与发射 【核心知识 精讲精研 】 高二物理 （沪科版2020上海选择性必修第二册）

§8.2

电磁波的产生与发射水波是由机械振动形成的。一颗石子投入水面会激起一阵涟漪，但是要形成持续的水波，则需要不断地击打水面。电视、广播接收的是电磁波，要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢？新课导入不断地击打水面观察振荡电路电流变化情况动画模拟实验现象一个周期性变化放电充电充电放电ｑｉｑｉｑｉｑｉ++++----++++----q=Qmi=0q=Qmi=0q=0i=Imq=0i=ImLCLC振荡电路大小和方向都做周期性变化的电流叫振荡电流。

产生振荡电流的电路叫振荡电路。一、1.振荡电流:2.振荡电路:

①LC回路：由线圈L和电容器C组成的最简单振荡电路。②理想的LC振荡电路:

只考虑线圈、电容器的作用，而忽略能量损耗。观察振荡电路中电压的波形1.电磁振荡：

在振荡电路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的变化，这种现象叫电磁振荡。二、电磁振荡的周期性过程：___+++LCLC_+电源 用电器用电器放电：电场能磁场能磁场能电场能充电：2.振荡电路的工作原理

注意观察电荷量变化和电流大小及方向的变化情况动画模拟2.振荡电路的工作原理电磁振荡的充放电过程+-+-+-+-+-正向放电正向充电反向放电反向充电①电容器充电结束，两极板上的电荷最多。②回路中电流从0开始逐渐增到最大。两极板电荷量从最大减为0。③自感线圈给电容器正向充电结束，回路中电流从最大减为0，两极板电荷量从0变回最大。⑤自感线圈给电容器反向充电，于是整个电路回到最开始状态。④电容开始反向放电(1)两个物理过程：放电过程：电场能转化为磁场能，q↓→i↑充电过程：磁场能转化为电场能，q↑→i↓充电完毕状态：磁电场能最大，磁场能最小。放电完毕状态：电磁场能最大，电场能最小。LC回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为：(2)两个特殊状态：3.电磁振荡的特点：二、电磁振荡的周期性过程：时间tt=0t=T/4t=T/2t=3T/4t=T电容器带电量电路中电流电场能磁场能

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时CLSEaBAbt＝T/4时CLSEa+++B－－－Abt＝T/2时CLSEaBAbt＝3T/4时CLSEa

－－－B+++Abt＝T时4.电磁振荡的图象分析电流I0t+-电容器电量Q0t+-+-+-+-正向放电正向充电反向放电反向充电二、电磁振荡的周期性过程：例［多选］在LC振荡电路中，某时刻电路中的电流方向如图所示，且电流正在减小，则该时刻（）A.电容器上极板带正电，下极板带负电B.电容器上极板带负电，下极板带正电C.电场能正在向磁场能转化D.磁场能正在向电场能转化BD【解析】C错，D对：电流正在减小说明磁场能转化为电场能。A错，B对：此时电容器正在充电，由电流方向知电容器上极板带负电，下极板带正电。5、电磁振荡中的能量变化i0tB0tQ0tE0t时间t电流I电量Q电场能磁场能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

电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化t0磁场能

电场能

电场能磁场能充电磁感强度B电容器带电量ｑ电路中电流i同步变化同步变化两极间场强E放电Q、B、i、E变化周期T电场能、磁场能变化周期三、电磁振荡中的能量变化424++__++——势能动能势能动能电场能磁场能电场能磁场能++__势能0itTT3TT电场能四、电磁振荡的周期和频率L1＞L2C1＞C2

第一次的振荡周期大于第二次的振荡周期实验探究：1．周期和频率：

①电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期，

②一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率．

LC回路的周期和频率：由回路本身的特性决定．

这种由振荡回路本身特性所决定的振荡周期（或频率）叫做振荡电路的固有周期（或固有频率），简称振荡电路的周期（或频率）．2．在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；电场能（或磁场能）完成两次周期性变化．四、电磁振荡的周期和频率理论分析表明，LC电路的周期T与电感L、电容C的关系是①式中各物理量T、L、C、f

的单位分别是

s、H、F、Hz。②改变周期的方法：L：线圈的大小、形状、匝数、铁芯。

注意：①在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；

②电场能（或磁场能）完成两次周期性变化。四、电磁振荡的周期和频率

第二：振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去。第一：要有足够高的振荡频率。1.有效发射电磁波的条件和方法①减小电容C：增大板间距d，减小正对面积S②减小自感系数L振荡电路变为成为一条导线开放电路开放开放五、电磁波的发射天线地线天线和大地构成一个巨大的电容

实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连。电磁波就能由这样的开放电路有效地发射出去。将发射塔建的很高五、电磁波的发射2.使载波随各种信号而改变的技术——调制把传递的电信号（叫做调制信号）加到高频振荡电路（叫做载波）上的过程。①调制：进行调制的装置叫做调制器。五、电磁波的发射2.使载波随各种信号而改变的技术——调制②常用的调制方式——调幅、调频B、调频：使高频电流或电压的频率随信号改变的调制方式叫做调频。用FM表示。A、调幅：高频电流或电压的振幅随信号改变，这种调制叫做调幅，用AM表示。五、电磁波的发射电磁波的发射全过程调制器放大器五个名词载波信号调制调幅调频“运送货物的车辆”“待运送的货物”“装载货物的过程”“装载货物的方式”1.振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流2.振荡电路：能够产生振荡电流的电路。3.LC振荡电路：当开关置于线圈一侧时，由电感线圈L和电容C组成的电路，就是最简单的振荡电路。4.电磁振荡：在整个过程中，电路中的电流i、电荷量q、电场强度E、磁感应强度B，都在周期性地变化着。5.电磁振荡的周期和频率课堂小结1.如图所示为理想LC振荡回路，某时刻电容器极板带电情况和线圈中的磁场方向如图，下列哪些说法是正确的（

）A.此时电容器正在充电B.此时线圈中的磁场能在减少C.若在线圈中插入铁芯，振荡电流的频率增大D.若增大电容器极板间距，振荡电流的频率增大D小试牛刀D.磁场能正在向电场能转化2.某时刻LC回路的状态如图所示,则此时刻()A.振荡电流i正在减小B.振荡电流i

正在增大C.电场能正在向磁场能转化CL由电流方向和电容器上电量可判断电路中正在充电.AD小试牛刀3.

LC回路中电容器两端的电压随时间变化的关系如图所示,则()A.在时刻t1,电路中的电流最大B.在时刻t2,电路中的磁场能最大C.在时刻t2至t3,电路中电场能不断增大D.在时刻t3至t4,电容的带电量不断增大UOt1t2t3t4tBC小试牛刀4.（多选）对振荡电路，下列说法正确的是（

）B.振荡电路中