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第3讲电磁振荡与电磁波
考点一电磁振荡
1.振荡电路:产生大小和方向都做迅速变化的电流(即)的电路。由电感线圈L和电容C组成最简单的振荡电路,称为振荡电路。
2.电磁振荡:在LC振荡电路中,电容器不断地和,就会使电容器极板上的电荷量q、电路中的、电容器内的电场强度E、线圈内的发生周期性的变化,这种现象就是电磁振荡。
3.电磁振荡中的能量变化
(1)放电过程中电容器储存的能逐渐转化为线圈的能。
(2)充电过程中线圈中的能逐渐转化为电容器的能。
(3)在电磁振荡过程中,电场能和磁场能会发生的转化。
4.电磁振荡的周期和频率
(1)周期T=2πLC。
(2)频率f=12
?判断小题
1.LC振荡电路中,电容器放电完毕时,回路中电流最小。()
2.LC振荡电路中,回路中的电流最大时回路中的磁场能最大。()
3.电磁振荡的固有周期与电流的变化快慢有关。()
1.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像
2.LC振荡电路中电容器充、放电过程的判断方法
根据电流
流向判断
当电流流向带正电的极板时,电容器的电荷量增加,磁场能向电场能转化,处于充电过程;反之,当电流流出带正电的极板时,电荷量减少,电场能向磁场能转化,处于放电过程
根据物理量的
变化趋势判断
当电容器的带电荷量q(电压U、电场强度E)增大或电流i(磁感应强度B)减小时,处于充电过程;反之,处于放电过程
根据能量判断
电场能增加时充电,磁场能增加时放电
1.【LC振荡电路的图像】如图所示,L为一电阻可忽略的线圈,R为一电阻,C为电容器,开关S处于闭合状态,现突然断开S,并开始计时,能正确反映LC回路中电流i(规定顺时针方向为正)及电容器中电场强度E的变化(由a板指向b板为电场强度的正方向)随时间变化的图像是()
2.【振荡电路的分析】图甲为某一款金属探测仪,探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路,当探测仪检测到金属物体时,探测仪线圈的自感系数发生变化,从而引起振荡电路中的电流频率发生变化,探测仪检测到这个变化就会驱动蜂鸣器发出声响。在LC振荡电路中,某时刻磁场方向如图乙所示,且电容器上极板带正电,下列说法正确的是()
A.此时电容器中的电场能正在减小
B.此时线圈中的自感电动势正在减小
C.此时电路中电流沿顺时针方向且LC振荡电路中电流减小
D.若LC振荡电路中的电感L变小,其振荡频率也变小
3.【振荡电路的应用】为了测量储液罐中液体的液面高度,有人设计了如图所示装置。当开关从a拨到b时,由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流而向外辐射电磁波,再使用调谐电路来接收甲振荡电路中的电磁波,这样就可通过测量乙中接收频率而获知甲中的发射频率,进而再获知电容C的值(L值已知),从而测量储液罐内的液面高度。下列分析判断正确的是()
A.该装置适用于测量任意种类液体的液面高度
B.该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关
C.当装置使用过久,电源电动势减小时,测量的液面高度比真实值偏小
D.当储液罐内的液面高度降低时,所测到的LC回路中电流的振荡频率变小
考点二电磁波的特点及应用
1.麦克斯韦电磁场理论
变化的磁场能够在周围空间产生,变化的电场能够在周围空间产生。
2.电磁波及其传播
(1)在空间由近及远的传播,形成电磁波。电磁波是波。
(2)电磁波的传播不需要,在真空中不同频率的电磁波的传播速度都等于。但在同一介质中,不同频率的电磁波的传播速度是的,频率越高,波速。
(3)波速公式:v=,f是电磁波的频率。
3.电磁波的发射与接收
(1)发射电磁波需要开放的高频振荡电路,并对电磁波根据信号的强弱进行(两种方式:调幅、调频)。
(2)接收电磁波需要能够产生电谐振的调谐电路,再把信号从高频电流中出来。调幅波的解调也叫。
4.电磁波谱
(1)按照电磁波的或的大小顺序把它们排列成的谱。按波长由长到短排列的电磁波谱为:无线电波、红外线、、紫外线、X射线、γ射线。
(2)电磁波谱分析及应用
电磁波谱
频率/Hz
真空中波长/m
特性
应用
递变规律
无线电波
<3×1011
>10-3
波动性强,易发生衍射
无线电技术
红外线
1011~1015
10-7~10-3
热效应
红外遥感
可见光
1015
10-7
引起视觉
照明、摄影
紫外线
1015~1016
10-8~10-7
化学效应、荧光效应、灭菌消毒
医用消毒、防伪
X射线
1016~1019
10-11~10-8
穿透本
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