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第8单元：电磁振荡、电磁波 一、黄金知识点： 1、振荡电流、振荡电路的定义； *2、LC振荡电路的振荡过程； *3、电磁振荡的周期和频率； 4、麦克斯韦电磁场理论； 5、电磁场和电磁波。 二、要点大揭密： *(一)振荡电流、振荡电路的定义： 1、振荡电流的定义：小和方向均随时间作周期性变化的电流叫振荡电流。 2、振荡电路的定义： 能产生振荡电流的电路叫振荡电路，常见的是LC振荡电路。 *（二）LC电路中振荡电流的产生过程： (1)电容器充电而未开始放电时，电容器电压U最大，电场E最强，电场能最大，电路电流I =0 ； (2)电容器开始放电后，由于自感L的作用，电流逐渐增大，磁场能增强，电容器中的电荷减少，电场能减少。在放电完毕瞬间，U=0，E=0，i最大，电场能为零，磁场能最大。 (3)电容器放完电后，由于自感作用，电流i保持原方向继续流动并逐渐减小，对电容器反向充电，随电流减小，电容两端电压升高，磁场能减小而电场能增大，到电流为零瞬间，U最大，E最大，i=0，电场能最大，磁场能为零。 (4)电容器开始放电，产生反向放电电流，磁场能增大电场能减小，到放电完了时，U=0，E=0，i最大，电场能为零，磁场能最大． 上述过程反复循环，电路产生振荡电流． *（三）电磁振荡： 1、电磁振荡：在振荡电路中，电容器极板上的电量，通过线圈的电流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、阻尼振荡和无阻尼振荡： (1)无阻尼振荡：振幅保持不变的振荡叫无阻尼振荡，电路中电场能与磁场能总和不变． (2)阻尼振荡：振幅逐渐减小的振荡叫阻尼振荡，电路中电场能与磁场能总和减少． [例]在LC振荡电路中，当电容器放电完毕瞬间，以下说法正确的是： A、电容器极板间的电压等于零，磁场能开始向电场能转化； B、电流达到最大值，线圈产生的磁场达到最大值； C、如果没有能量辐射损耗，这时线圈的磁场能等于电容器开始放电时电容器的电场能； D、线圈中产生的自感电动势最大。 [分析和解答]正确答案是A、B、C 电容器放电完毕的瞬间，还有以下几种说法：电场能向磁场能转化完毕；磁场能开始向电场能转化；电容器开始反方向充电。 电容器放电完毕的瞬间有如下特点：电容器电量Q=0，板间电压U=0，板间场强E=0，线圈电流I最大，磁感应强度B最大，电路磁场能最大，电场能为零。 线圈自感电动势E自=LΔI/Δt电容器放电完毕瞬间，虽然I最大，但ΔΦ/Δt为零，所以后E自等于零。 由于没有考虑能量的幅射，故能量守恒，在这一瞬间电场能E电=0，磁场能E磁最大，而电容器开始放电时，电场能E电最大，磁场能E磁=0，则E磁=E电 所以答案A、B、C正确 处理这类问题时，必须明确电路在某一时刻或某一过程的各种说法及其特点。 *（四）电磁振荡的周期和频率： 1、概念： (1)周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫周期。 (2)频率f ：一秒钟内完成的周期性变化的次数叫频率。 2、LC电路的周期和频率： T=2π， f=1／(2π) 注意：(1)LC电路的周期和频率只取决于电容C和线圈的自感系数L，称为电路的固有周期、频率，跟电容器带电量Q，板间电压U和线路中的电流I无关．(2)T、L、C、f 的单位分别是秒(s)、亨(H)、法(F)、赫(Hz)． [例]要想提高电磁振荡的频率，下列办法中可行的是： A、线圈中插入铁心； B、提高充电电压； C、增加电容器两板间距离； D、减小电容器两板间的正对面积． [分析和解答]正确答案是C、D． 由公式f=1／(2π) 得知：f和Q、U、I无关，与成反比．因此要增大f，就要减小L、C的乘积，即减小L或C．其中C=εS／4πkd。 减小L的方法有：在线圈中拉出铁心、减小线圈长度；减小线圈横截面积；减少单位长度匝数．减小C的方法有：增加电容器两板间的距离；减小电容器两板间的正对面积；在电容器两板间换上介电常数较小的电介质．故C、D答案正确。 可见在处理这类问题时，要熟记增大和减小L、C的方法。 （五）电磁场与电磁波 1、麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场。 注意：不变化的电场周围不产生磁场，变化的电场周围一定产生磁场，但如果电场是均匀变化的，产生的磁场是恒定的，如果电场是周期性(振荡)变化的，产生的磁场将是同频率的周期性(振荡)变化的磁场，反之也成立。 2、电磁场和电磁波的概念：变化的电场和变化的磁场相联系的统一体叫电磁场；电磁场的传播就是电磁波。 3、电磁波在真空中的传播速度：v=c光=3X109 m/s ；电磁波的传播不需要介质。 4、电磁波