2-电磁振荡的周期和频率
22人教版高中物理新教材选择性必修第2册--第1节 电磁振荡
第1节电磁振荡课标解读课标要求素养要求1.知道LC振荡电路的组成及振荡过程中电感线圈和电容器的作用。
2.了解LC振荡电路中各物理量的变化规律。
3.知道影响LC振荡电路的振荡周期(频率)的有关因素并会进行简单计算。
1.物理观念:理解电场能、磁场能在相互转化过程中的能量守恒观，体会i与磁场、q与电场的因果观。
2.科学探究:探究电磁振荡中q、i、E、B、电场能、磁场能之间的关系。
3.科学思维:用类比的思想对电磁振荡与机械振动进行对比，通过揭示相关量深入理解电磁振荡。
4.科学态度与责任:培养学生实事求是的科学态度。
自主学习·必备知识教材研习教材原句要点一振荡电流电路的电压发生周期性的变化，电路中的电流也发生周期性的变化。
像这样大小和方向都做周期性迅速①变化的电流，叫作振荡电流。
要点二电磁振荡的周期和频率电磁②振荡完成一次周期性变化需要的时间叫作周期。
电磁振荡完成周期性变化的次数与所用时间之比叫作它的频率，数值等于单位时间内完成的周期性变化③的次数。
要点三电磁振荡中的能量损失如果没有能量损耗，振荡可以永远持续下去，振荡电流的振幅保持不变④。
但是，任何电路都有电阻，电路中总会有一部分能量会转化为内能。
另外，还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。
这样，振荡电路中的能量就会逐渐减少，振荡电流的振幅也就逐渐减小⑤，直到最后停止振荡。
自主思考①如何理解振荡电流的“迅速”变化？答案：提示振荡电流实际上就是交变电流，由于变得快，所以指“频率较高”的交变电流。
②如何理解电磁振荡的“电”和“磁”?答案：提示电磁振荡中的“电”不仅指电容器两极板上的电荷量q，也指该电荷产生的电场，包括电场强度E、电势差U、电场能E电，“磁”不仅指线圈中的电流i，也指该电流产生的磁场，包括磁感应强度B、磁场能E磁，电磁振荡是指电荷量、电场、电流、磁场都随时间做周期性变化的一种现象。
③什么是电磁振荡的“周期性变化”？答案：提示LC振荡电路中的电流i、线圈里的磁感应强度B、电容器极板上的电荷量、电容器里的电场强度等各物理量所进行的一个相同的重复性变化的现象。
2024高考物理回归课本基础知识填空15.1电磁感应—知识点填空含答案
（3）[6]危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作。
14．变化变化本身自感电动势
【详解】[1][2][3][4]当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在它本身激发出感应电动势，这种现象称为自感。由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势。
（2）法拉第电磁感应定律
a.内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的成正比。
b.公式： ，其中n为线圈的匝数。
c.在国际单位制中，磁通量的单位是，感应电动势的单位是。
6．导线切割磁感线时的感应电动势反电动势
（1）导线垂直于磁场运动， 、 、 两两垂直时，如图1所示， 。
（2）导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为 时，如图2所示， 。
8．电磁波与信息化社会
（1）电磁波的传输：电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可实现无线传输。电磁波的频率，相同时间内传递的信息量越大。光的频率比无线电波的频率高得多，因此可以传递大量信息。
（2）电磁波的应用实例
①电视：摄像管摄取景物的图像并将其转换为用信号电流调制高频电流，通过把带有信号的电磁波发射出去。电视接收机收到高频信号以后，经、，将得到的信号送到显像管。伴音信号经解调后送到扬声器。
参考答案：
1．周期性振荡电流自感减少最大值电场能磁场能自感反向充电增多最大值磁场能电场能
【详解】略
2．周期性变化周期性变化固有固有
【详解】略
3．感应电流磁场磁场磁场
【详解】（1）[1][2][3]变化的磁场产生电场，a.实验基础：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流。b.麦克斯韦的见解：电路里能产生感应电流，是因为变化的磁场产生了电场，电场促使导体中的自由电荷做定向运动。c.实质：变化的磁场产生了电场。
电磁振荡知识点归纳总结
电磁振荡知识点归纳总结电磁振荡是电磁学中极为重要的概念，在电路、无线通信等领域有着广泛的应用。
本文将对电磁振荡的基本概念、特性以及相关知识点进行归纳总结。
一、电磁振荡的基本概念电磁振荡是指电荷和电磁场相互作用产生的周期性变化。
它是由电荷不断地在电磁场中来回运动而产生的，并且具有一定的频率和幅度。
电磁振荡可以通过建立起电容和电感的电路来实现，其中电容负责储存电荷，电感则负责储存磁场能量。
二、电磁振荡的特性1. 频率：电磁振荡的频率由振荡电路中的电感和电容决定。
频率的大小直接影响到振荡的周期和振幅，不同频率的电磁振荡在现实应用中有着不同的需求，例如无线通信中的频率选择。
2. 振幅：振荡电压或电流的峰值大小即为振幅，它决定了电磁振荡能量的大小。
振幅越大，表示振荡能量越强，对外界的影响也越明显。
3. 衰减：电磁振荡在振荡过程中会逐渐失去能量，这种现象称为衰减。
衰减程度取决于振荡电路中的电阻，电阻越大，衰减越明显。
4. 相位：电磁振荡中电压和电流的相对关系称为相位。
相位决定了电磁振荡的性质，例如同相位的电流和电压会增强振荡；反相位的电流和电压会减弱振荡。
三、电磁振荡的应用电磁振荡广泛应用于各个领域，包括电路、通信、雷达、电视、射频技术等。
1. 振荡器：电磁振荡在振荡器中得到应用，产生高频的电磁信号。
2. 收发器：无线通信中的收发器需要利用电磁振荡产生特定频率的信号，在发送和接收之间进行信号的变换和解调。
3. 激光器：激光器中的电磁振荡产生了一种相干光，从而形成了高强度、高单色性的激光光束。
4. 天线：天线是电磁场与自由空间之间的转换装置，它能够将电磁振荡转化为电磁波辐射出去，实现信号的传输和接收。
四、电磁振荡的关键实验1. RC振荡电路实验：通过连接一个电容和一个电阻组成的RC电路，可以观察到电容电压随时间的变化形成的振荡。
2. LC振荡电路实验：连接一个电感和一个电容组成的LC电路，可以观察到电流和电压之间形成振荡。
LC回路中电磁振荡的规律及周期和频率
LC 回路中电磁振荡的规律及周期和频率Wangqixue@ 邮编222100由自感线圈L 和电容器C 组成的电路，称为LC 回路，又称振荡电路．在LC 回路中，通过电容器的充电和放电及振荡线圈阻碍电流变化的作用，线圈中形成了周期性变化的振荡电流，电容器极板间形成了周期性变化的电荷，与电荷、电流对应的电场及磁场也做周期性变化．这种现象叫做电磁振荡．一、LC 回路的电磁振荡规律1.电荷q 、电流i 随时间t 的变化规律及两者之间的关系图1甲是电容器极板上电荷q 随时间t 做周期性变化的情况．图1乙是线圈中的电流i 随时间t 做周期性变化的情况，若电荷q 是按余弦(或正弦)规律变化的．电流i 则按正弦（或余弦）规律变化．二者之间是互余的的关系（如图1所示）．— 因回路中的电荷一定，故当电容器极板上“聚集”电荷最多时，线圈中“流过”的电荷为零――电流为零，即max q q 0i ==时，；当电容器极板上“聚集”电荷减少（放电）时，线圈中“流过”的电荷增多――电流增大，即q ↓i ⇒↑；反之，当电容器极板上“聚集”电荷最少时，线圈中“流过”的电荷最多――电流最大．m ax q 0i i ==即时,；而当电容器极板上“聚集”的电荷增多（充电）时，线圈中“流过”的电荷减少――电流减小，即q ↑i ⇒↓． 2.电场能与磁场能的变化关系电磁振荡的过程实质上是电容器中的电场能和自感线圈中的磁场能相互转化的过程，若LC 回路中没有能量损失，在能量相互转化时，保持守恒．磁场能最弱时电场能最强，反之亦然．而且，电容器上的电荷q 、电压u 、两极板间的场强及电场能的变化步调一致，同增同减，同时达到最大或同时为零．而线圈中的电流i 、磁感应强度B 及磁场能的变化步调一致，同增同减，同时达到最大或同时为零．例1.LC 回路电容器两端的电压u 随时间t 变化的关系如图2所示，则（ ） A. 在时刻t 1，电路中的 电流最大B. 在时刻t 2 ，电路中的磁场能最大C. 从时刻t 2至 t 3，电路中的电场能不断增大D. 从时刻t 3 至t 4，电容器的带电量不断增多解析：由LC 回路电磁振荡规律及图示可知，t 1时刻电容器两端电压u 最高⇒电容器极板上所带电量q 最大⇒电路中振荡电流i 最小；在t 2时刻电容器极板上两端电压u 为零⇒电容器极板上所带电量q 为零⇒电路中振荡电流i 最强⇒电路中的磁场能最大；在t 2至 t 3过程中，电容器两极板间电压u 在增大⇒电容器极板上所图1甲乙图2带电量q 在增多⇒电场能不断增大；在 t 3 至t 4的过程中，电容器两极板间电压u 在减小⇒电容器极板上所带电量q 在减小．正确选项为B 、C评注：这类问题应根据电荷与电流之间的变化关系判断．当max q q 0;i ==时，且 q ↓i ⇒↑；电容器上的电压u 、两极板间的场强及电场能与电荷q 变化步调一致．反之．当m ax q 0i i ==时；且 q ↑i ⇒↓，而线圈中磁感应强度B 及磁场能与电流i 的变化步调一致． 例2．某时刻LCA. 振荡电流i 在减小B. 振荡电流i 在增大C. 电场能正在向磁场能变化D. 磁场能正在向电场能变化解析：由图3中上极板带正电荷下极板带负电荷荷及电流的方向可判断出正电荷在向正极板聚集，说明电容器极板上电荷在增加，电容器正在充电．电容器充电的过程中电流减小，磁场能向电场能转化．正确选项为A 、D ．评注：要判断电流是在增大还是在减小，可先判断出电容器是在充电还是在放电，而判断电容器是在充电还是在放电，不能单纯地由电流的方向决定，还应结合电容器两极板上电荷的分布情况．若图中电流的方向不变，而上极板带负电荷下极板带正电荷，则电容器是在放电（正、负电荷相互中和）例3.LC 振荡电路中，某时刻磁场方向如图4所示，则下列说法中错误的是（ ） A. 若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电 B. 若电容器正在放电，则电容器上极板带负电C. 若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大D.若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大解析：由电流的磁场方向根据安培定则可判断出振荡电流在 回路中为顺时针方向，由于电容器极板的带电情况未知，必须 设出电容器带电的两种情况并结合电流的变化情况综合进行讨论．若该时刻电容器上极板带正电，则电容器在充电，电流减小，磁场减弱；若该时刻电容器上极板带负电，则电容器在放电；若电容器正在放电，则电荷减小，电流增大，由愣次定律知自感电动势阻碍电流增大．错误选项为C ．评注：该题考查了安培定则、电磁振荡的规律及愣次定律，且电容器极板的带电情况未标明，故该题具有一定难度．例4.如图5所示电路中，L 是电阻不计的线圈，C 为电容器，R 为电阻，开关S 先是闭合的，现将开关S 断开，并从这一时刻开始计时，设电容器A 极板带正电时电荷为正，则电容器A 极板上的电荷q 随时间t 变化的图像是图6中的哪一个（ ）Ci图3A BL C S R图5 图4解析：开关S 闭合时，线圈中有自左向右的电流通过，由于线圈的电阻为零，线圈及电容器两端的电压为零．LC 回路的起始条件是线圈中电流最大，磁场能最大，电容器两极板的电荷为零，电场能为零．断开开关S 时，线圈中产生与电流方向相同的自感电动势，阻碍线圈中电流的减小，使LC 回路中电流方向沿瞬时针方向流动，从而对电容器充电，B 板带正电，A 板带负电，电荷逐渐增加，经4T 电量达最大，这时LC 回路中电流为零，由此可推知，电容器A 极板上的电荷q 随时间t 变化的图像是B 图．答案为B评注：该题中LC 回路产生电磁振荡的初始条件是线圈中电流最大，磁场能最大，电容器两极板的电荷为零，电场能为零．这种方式是先给回路提供磁场能．如果LC 回路的初始条件为电容器极板上的电量最大，而线圈中的电流为零，则电场能最大，磁场能为零．这种方式是先给回路提供电场能．二、电磁振荡的周期和频率电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫做周期．一秒钟内完成的周期性变化的次数叫频率．如果没有能量损失，也不受其他外界的影响，这时电磁振荡的周期和频率叫做振荡电路的固有周期和固有频率．简称振荡电路的周期和频率．其公式分别为：T=2πf =两者之间是互为倒数的关系，即T=1f例5.LC 振荡电路的固有频率为f ，则（ ） A. 电容器内电场变化的频率为f B. 电容器内电场变化的频率为2f C. 电场能和磁场能转化的频率为f D. 电场能和磁场能转化的频率为2f解析：电场能和磁场能是标量，只有大小在做周期性变化．所以电场能和磁场能转化的周期是电磁振荡周期的一半，转化的频率为电磁振荡频率的两倍．而电容器内电场变化ABCD图6的频率等于电磁振荡的频率．正确选项为A 、D ．评注：LC 回路中的振荡电流、电压、电场强度、磁感应强度的方向和电容器极板上电荷的电性在电磁振荡的一个周期内改变两次．它们的频率与电磁振荡的固有频率相同．例6.如图7所示，LC 回路中振荡电流的周期为2×10-2s ，自振荡电流沿逆时针方向达最大值时开始计时，当t ＝3.4×10-2s 时，电容器正处于_______状态（填“充电”、“放电”、“充电完毕”或“放电完毕”）．这时电容器的上极板________(填“带正电”、“带负电”或“不带电”)． 解析：设t=3.4×10-2s ＝2×10-2s ＋1.4×10-2s ＝T+t ′， 则2T ＜t ′＜34T ，且t 时刻和t ′时刻电路的振荡状态相同．做出振荡电流i －t 图象如图8，可知在2T ～34T 时间内，电流减小，电容器所带电荷增加，电容器处于充电状态，此时电流方向为顺时针方向，可判断出电容器的上极板带正电．答案：充电、带正电评注：根据电磁振荡具有周期性特点，在分析t ＞T 时刻的振荡情况时，可由变换式t ＝nT+ t ′求得t ′（n 为正整数，0＜t ′＜T ），再分析t ′时刻的振荡状态．L C 图7－图8。
高中物理电磁振荡和电磁波公式总结
高中物理电磁振荡和电磁波公式总结电磁振荡和电磁波是高中物理课程中非常重要的概念。
通过了解相关的公式，可以更好地理解电磁学的基本原理和应用。
本文将总结高中物理中与电磁振荡和电磁波相关的公式，并对其进行简要解释。
一、电磁振荡公式1. 阻尼振荡的周期公式：T = 2π√(m/k)T表示振荡的周期，m表示振荡体的质量，k表示弹簧的劲度系数。
2. 无阻尼振荡的周期公式：T = 2π√(L/C)T表示振荡的周期，L表示电感的感值，C表示电容的容值。
3. 能量守恒公式：E = 1/2kx² + 1/2mv²E表示振荡体的总能量，k表示弹簧的劲度系数，x表示振荡体的位移，m表示振荡体的质量，v表示振荡体的速度。
二、电磁波公式1. 电磁波的速度公式：v = fλv表示电磁波的传播速度，f表示频率，λ表示波长。
2. 电磁波的频率和周期公式：f = 1/Tf表示频率，T表示周期。
3. 电磁波的波长和频率公式：λ = v/fλ表示波长，v表示电磁波的速度，f表示频率。
4. 电磁波的能量公式：E = hfE表示电磁波的能量，h表示普朗克常数，f表示频率。
5. 光的频率和波长与介质的折射率公式：n₁/λ₁ = n₂/λ₂n₁和n₂分别表示两个介质的折射率，λ₁和λ₂分别表示入射光和折射光的波长。
三、简要解释1. 电磁振荡公式解释：阻尼振荡的周期公式说明了弹簧振子的周期与振子本身的质量和弹簧的劲度系数有关。
无阻尼振荡的周期公式说明了LC振荡电路的周期与电感的感值和电容的容值有关。
能量守恒公式表示了振荡体在振荡过程中机械能和动能之间的转换。
2. 电磁波公式解释：电磁波的速度公式是电磁波的基本特性，表示电磁波在真空和空气中的速度为光速。
电磁波的频率和周期公式表示电磁波的周期与频率之间的关系，频率是指单位时间内波的周期数。
电磁波的波长和频率公式表示波长与频率之间的关系。
电磁波的能量公式表示了电磁波的能量与频率之间的关系。
高中物理经典复习资料：电磁场和电磁波
【基础知识归纳】大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流．能产生振荡电流的电路叫振荡电路，L C 电路是最简振荡电路中产生振荡电流的过程中，线圈中的电流、电容器极板上的电量及其与之相联系的磁场能、1．振荡原理：利用电容器的充放电和线圈的自感作用产生振荡电流，形成电场能和磁场能的周期性2．振荡过程：电容器放电时，电容器所带电量和电场能均减少，直到零；电路中的电流和磁场能均增大，直到最大值．充电时，情况相反．电容器正反向充放电一次，便完成一次振荡的全过程．图13—2—1图13—2—13．周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化所用的时间叫做电磁振荡的周期．1 s 内完成电磁振荡的次数叫做电磁振荡的频率．对LCT ＝LCπ2 f ＝LCπ21三、电磁场和电磁波1（1（2）不仅电流能够产生磁场，变化的电场也能产生2变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一体，即为电磁场，电磁场由近及远的传3在真空中，任何频率的电磁波的传播速度都等于光速c ＝3.00×108 m/s ．其波速、波长、周期频率间关系为：c ＝Tλ＝f λ（1）麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验成功的证实了电磁波的存在． （2）在电磁波中，电场强度和磁感应强度是互相垂直的，且都和电磁波的传播方向垂直，所以电磁（3）电磁波的（41．调制：在无线电应用技术中，首先将声音、图象等信息通过声电转换、光电转换等方式转为电信号，这种电信号频率很低，不能用来直接发射电磁波．把要传递的低频率电信号“加”到高频电磁波上，1．电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最2．调谐：调谐电路的固有频率可以在一定范围内连续改变，将调谐电路的频率调节到与需要接收的某个频率的电磁波相同，即，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐．3．检波：从接收到的高频振荡中分离出所携带的信号的过程叫做检波．检波是调制的逆过程，也叫4．无线电的接收：天线接收到所有的电磁波，经调谐选择出所需要的电磁波，再经检波取出携带的电视系统主要由摄像机和接收机组成．把图象各个部位分成一系列小点，称为像素，每幅图象至少要有几十万个像素．摄像机将画面上各个部分的光点，根据明暗情况逐点逐行逐帧地变为强弱不同的信号电中国电视广播标准采用每1 s传送25帧画面，每帧由625雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装【方法解析】麦克斯韦电磁理论是理解电磁场和电磁波的关键所在，应注意领会以下内容：变化的磁场可产生电场，产生的电场的性质是由磁场的变化情况决定的，均匀变化的磁场产生稳定的电场，非均匀变化的磁场产生【典型例题精讲】［例1］L C振荡电路中，某时刻磁场方向如图13—2—2所示，则下列说法错误的是图13—2—2ABCD．若电容器【解析】先根据安培定则判断出电流的方向，若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于充电阶段，电流应正在减小，知A若该时刻电容器上极板带负电，则可知电容器正在放电，电流正在增强，知B叙述正确，由楞次定律知D叙述亦正确．因而错误选项只有C【思考】（1）若磁场正在增强，则电场能和磁场能是如何转化的?电容器是充电还是放电?线圈两端的电压是增大还是减小?（2）若此时磁场最强（t＝0），试画出振荡电流ｉ和电容器上板带电量q随时间t变化的图象?（3）若使该振荡电路产生的电磁波的波长更短些，可采取什么措施?（包括：线圈匝数、铁芯、电介【思考提示】（1）磁场增强，磁场能增大，电场能减小，电容器放电，电容器两端电压降低，线圈（2LC，为减小λ，需减小L或C．（3）根据λ＝cT和T＝2π【设计意图】［例2］某电路中电场随时间变化的图象如图13—2—3所示，能发射电磁波的电场是图13—2—3【解析】变化的电场可产生磁场，产生的磁场的性质是由电场的变化情况决定的．均匀变化的电场图A中电场不随时间变化，不会产生磁场．图B和图C中电场都随时间做均匀的变化，在周围空间产生稳定的磁场，这个磁场不能再激发电场，所以不能激起电磁波．图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不【设计意图】通过本例说明形成【达标训练】1．建立电磁场理论的科学家是_______．用实验证明电磁波存在的科学家是_______【答案】 麦克斯韦2 ABCD ．电磁波的传播速度总是3.0×108m/s【答案】B3A ．波长和频率BC ．波长和波速D【答案】C4A ．①③BC ．①④D【答案】A5．关于电磁波，下列说法中正确的是 ABC．电磁波由真空进D【解析】 任何频率的电磁波在真空中的传播速度都是c ，故AB 都错．电磁波由真空进入介质，波速变小，而频率不变，Ｃ对．变化的电场、磁场由变化区域向外传播就形【答案】C6．无线电广播的中波段波长的范围是187 m ～560 m ，为了避免邻近电台的干扰，两个电台的频率范围至少应差104 Hz，则在此波段中最多能容纳的电台数约为多少个【解析】f max ＝1871038min⨯=λcHz ＝1.6×106Hzf min ＝5601038max⨯=λcHz ＝0.54×106Hzn ＝466min max 101054.0106.1⨯-⨯=-f f f ∆＝106【答案】1067．某收音机接收电磁波的波长范围在577 m 到182 m【解析】 根据c ＝λff 1＝57710381⨯=λcHz ＝5.20×105Hzf 2＝18210382⨯=λcHz ＝1.65×106Hz所以，频率范围为5.20×105 Hz ～1.65×106Hz【答案】 5.20×105 Hz ～1.65×106Hz8．关于LCA BC D【答案】9．L C 振荡电路中，某时刻的电流方向如图13—2—4所示，则下列说法中正确的是A BCD ．【答案】D10．在L C 振荡电路中，电容器C 的带电量随时间变化的图象如图13—2—5所示，在1×10－6 s 到2×10－6s 内，关于电容器的充（或放）电过程及因此产生的电磁波的波长，正确的结论是A ．充电过程，波长为1200 m B ．充电过程，波长为1500 m C ．放电过程，波长为1200 m D ．放电过程，波长为1500 m【解析】 在1×10－6s 到2×10－6s 内，电容器带电量增大，属充电过程．产生的电磁波周期T ＝4×10－6s ，波长λ＝cT ＝3×108×4×10－6 m ＝1200 m【答案】 A11．L C 振荡电路中，某时刻磁场方向如图13—2—6所示，则下列说法错误的是图13—2—6A B C D【解析】 若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于充电阶段，电流应正在减小，知A 正确．若该时刻电容器上极板带负电，则可知电容器正在放电，电流正在增强，知B 正确，由楞次定律知D【答案】12．在L C 振荡电路中，电容C 两端的电压U C 随时间变化的图象如图13—2—7所示，根据图象可以确定振荡电路中电场能最大的时刻为_______，在T ／2～3T ／4时间内电容器处于_______状态，能量转化情况是_______【解析】 电容器两极板间电压最大时，电场能最大，由图可知电场能最大时刻为0，2T ，T ．在2T ～43T 时间内，两极板间电压变小，电容器处于放电状态，电场能正转化为磁场能．T【答案】0，2，T；放电；电场能转化为磁场能。
高二物理 电磁振荡的周期和频率 典型例题解析
电磁振荡的周期和频率典型例题解析【例1】在LC振荡电路中，某一时刻电容器两极板间的电场线方向和穿过线圈的磁感线方向如图19－2所示，这时有[ ] A．电容器正在放电B．电路中电流强度在减小C．磁场能正在转化为电场能D．线圈中产生的自感电动势正在增大解析：根据安培定如此可知LC回路的电流方向为顺时针，所以正在给电容器充电，因此电流强度逐渐减小，磁场能正在转化为电场能，由于电流强度的变化率在逐渐增大，所以产生的自感电动势正在增大，故答案为BCD 点拨：判定出此时LC回路所处的是充电状态，是解答此题的关键，其次能分析出在振荡过程中各物理量的变化规律．【例2】如图19－3所示的LC振荡电路中振荡电流的周期为2×10-2s，自振荡电流逆时针方向达最大值时开始计时，当t＝3.4×10-2s时，电容器正处于________状态(填“充电〞、“放电〞、“充电完毕〞、“放电完毕〞)，这时电容器的上板带________电．解答：由于t＝3.4×10-2s＝2×10-2s＋1.4×10-2s＝T＋t′，所以T/2＜t′＜3T/4，作出振荡电流的图象如图，由此可看出在T/2～3T/4时间内，电流方向是顺时针方向，且电流不断减小，电流减小，电容器极板上电量应增加，故电容器处在充电状态，且上板带正电．点拨：分析在t＞T时的振荡情况，可先由t＝nT＋t′变换，转而分析t′时刻的振荡状态．【例3】如图19－4所示，由A板上电量随时间变化图象可知[ ] A．a、c两时刻电路中电流最大，方向一样B．a、c两时刻电路中电流最大，方向相反C．b、d两时刻电路中电流最大，方向一样D．b、d两时刻电路中电流最大，方向相反点拨：可由各时刻电容器A板的带电量变化情况，判断出与之对应的充放电状态，再由A板的带电性质从充放电状态判断出电流方向．参考答案：D【例4】电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的，现发现电子钟每天要慢30s，造成这一现象的原因可能是[ ] A．电池用久了B．振荡电路中电容器的电容大了C．振荡电路中线圈的电感大了D．振荡电路中电容器的电容小了点拨：电子钟慢了，是其振荡周期变大了，故应分析影响振荡周期的因素与其原因．参考答案：BC跟踪反响1．某时刻LC回路的状态如图19－5所示，如此此时刻[ ] 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D．磁场能正在向电场能转化2．如图19－6所示，初始C1带电，C2不带电，S接1时的振荡电流如下列图，假设分别在a、b、c、d不同时刻将s由1→2，如此回路中是否有振荡电流？3．为了增大LC振荡电路的固有频率，如下方法中可采取的是[ ] A．增大电容器两极板上的正对面积并在线圈中放入铁芯B．减小电容器两极板间的距离并增加线圈的匝数C．减小电容器两极板间的距离并在线圈中放入铁芯D．减小电容器两极板间的正对面积并减少线圈的匝数4．在LC振荡电路中，电容器上的带电量从最大值变化到零的最短时间是[ ]参考答案1．AD 2．在a、b、d时回路中有振荡电流 3．D 4．B。
电磁场与电磁波知识点总结
电磁场与电磁波知识点总结电磁场知识点总结篇一电磁场知识点总结电磁场与电磁波在高考物理中属于非主干知识点，多以选择题的形式出现，题目难度较低，属于必得分题目，重点考察考生对基本概念的理解和掌握情况。
下面为大家简单总结一下高中阶段需要大家掌握的电磁场与电磁波相关知识点。
电磁场知识点总结一、电磁场麦克斯韦的电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。
理解：* 均匀变化的电场产生恒定磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡电场产生同频率振荡磁场* 均匀变化的磁场产生恒定电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，振荡磁场产生同频率振荡电场* 电与磁是一个统一的整体，统称为电磁场（麦克斯韦最杰出的贡献在于将物理学中电与磁两个相对独立的部分，有机的统一为一个整体，并成功预言了电磁波的存在）二、电磁波1、概念：电磁场由近及远的传播就形成了电磁波。
（赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波的波速）2、性质：* 电磁波的传播不需要介质，在真空中也可以传播* 电磁波是横波* 电磁波在真空中的传播速度为光速* 电磁波的波长=波速*周期3、电磁振荡LC振荡电路：由电感线圈与电容组成，在振荡过程中，q、I、E、B 均随时间周期性变化振荡周期：T = 2πsqrt[LC]4、电磁波的发射* 条件：足够高的振荡频率；电磁场必须分散到尽可能大的'空间* 调制：把要传送的低频信号加到高频电磁波上，使高频电磁波随信号而改变。
调制分两类：调幅与调频# 调幅：使高频电磁波的振幅随低频信号的改变而改变# 调频：使高频电磁波的频率随低频信号的改变而改变（电磁波发射时为什么需要调制？通常情况下我们需要传输的信号为低频信号，如声音，但低频信号没有足够高的频率，不利于电磁波发射，所以才将低频信号耦合到高频信号中去，便于电磁波发射，所以高频信号又称为“载波”）5、电磁波的接收* 电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波频率相同时，接受电路中振荡电流最强（类似机械振动中的“共振”）。
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教学目标知识目标1、理解LC振荡电路的固有周期（频率）的决定因素．2、会应用公式或定性分析有关问题，并能正确应用公式进行相关的计算．能力目标通过演示实验，亲自动手实验，培养观察思考，动手操作的实验能力．情感目标1、学会应用实验来研究问题的方法，培养探索精神．2、通过对收音机原理了解，理解理论与实践的联系．教学建议1、要启发学生认识到：LC回路的周期、频率由回路本身的特性，即本身的电容量和电感线圈的自感系数决定．所以把电路的周期、频率叫固有周期、固有频率．2、LC回路的周期和频率公式课本是直接给出的，要让学生通过观察实验了解公式的内容，它所反映的物理量之间的关系，能用公式对有关问题进行简单分析和计算．式中各物理量的单位，有的学生容易出错，要提醒学生注意．重点、难点和疑点及解决办法1、重点LC振荡电路的周期公式，频率公式是教材中的重点内容．通过实验现象观察，定性地得出了电感L大（小）、电容C大（小）、周期长（短）的结论．2、疑点为什么电容越大，电感越大，周期就越大？通过对电容充放电作用，线圈的自感作用对公式进行定性分析，以利于加深对公式的理解．教法建议1、教师通过演示实验法、类比法引入公式，通过例题分析应用与巩固。
2、学生通过观察，在教师启发下分析思考，自己做实验验证，例题思考讨论、归纳、总结，理解巩固、掌握应用。
电磁振荡的周期和频率的教学设计方案课时安排：1课时教具学具：1、LC振荡回路示教板、准备两个以上电感不同的线圈（可拆变压器的220V线圈）、电容器．2、大屏幕示波器（观察振荡电流周期变化情况）等．3、每两个学生一只中波小收音机．教师与学生的教学互动设计：教师先对比设问启发学生思考猜想，再通过实验演示，指导学生观察现象，分析研究，总结出周期的公式，再通过例题分析研究、讨论，巩固应用公式教学过程设计：一、引入新课上节课我们通过比较电磁振荡与简谐运动有很多相似之处，它们的运动都有周期性，我们知道振动的周期只与其本身的条件有关，而电磁振荡中的振荡电流周期又是由什么因素决定的呢？电感L、电容C的大小对振荡的快慢有怎样的影响？其他因素（q、i、U大小）与周期有没有关系？下面来研究这个问题．二、提出问题（1）机械振动中，周期和频率的概念、意义是什么？单摆周期由什么决定？启发同学答出，T（s）、f（Hz）意义，（2）电磁振荡的周期和频率的意义是什么？在同学回答的基础上，归纳指出，振荡电路里发生无阻尼自由振荡时的周期和频率叫做振荡电路的固有周期和固有频率．对比，联系单摆的振动，初步猜测一下电磁振荡的周期和频率与什么因素有关系？与LC回路中的电感L、电容C有何关系（定性）？三、演示实验简介如图所示电路，多抽头带铁芯的线圈，L值较大（可用220V或两个110V可拆变压器线圈串联而成）2—3个电解电容器（100F、500F、1000F）演示电流表（指针在表盘中央），二个电源（6V，45V）等操作和观察，注意观察什么？（电流表指针摆动的快慢）选用不同的L或C值，发生电磁振荡时，电流表指针摆动的快慢程度（周期和频率）与L、C值的初步关系是什么？启发同学根据实验现象，推理、分析得到①电容C不变时，电感L越大，振荡周期T就越长，频率越低．②当电感L不变时，电容C越大，振荡周期就越长，频率越低．换用不同电压的电源，当L、C值不变时，表针摆动的快慢程度相同（仅摆动次数不同）在同学回答的基础上小结指出LC振荡电路的固有周期（T）和固有频率（f），决定于电路中线圈的电感L 和电容器的电容C［提出问题］论述现象如何解释？［归纳指出］电容越大，容纳电荷就越多，充放电需要的时间就越长，因而周期就长，频率就低．线圈的电感L越大，阻碍电流变化的延时作用就越强，使放电、充电的时间就越长．因而周期就越长，频率就越低，总而言之，LC电路的周期和频率由电路本身的性质（L、C值）决定，与电容器的带电量的多少，电流大小无关．四、总结规律并运用1、固有周期和固有频率公式大量精确的实验和电磁学理论证明，电磁振荡的固有周期T，跟LC电路中电感L和电容C的乘积的平方根成正比，即，各物理量都用国际制单位，比例系数为2，则有公式式中T、f、L、C的单位分别是秒、赫、亨和法（单位符号是s、Hz、H、F）公式表明，适当地选择电容C和电感L，就可以使电路的固有周期和频率符合我们的各种需要，通常应用中是可变电容器和电感线圈组成LC电路，要得到不同周期和频率的振荡电流，可通过改变电容器的电容C来实现，如图19—16所示，亦可通过改变电感L来实现，如图19－17所示：收音机中调节谐振电路的周期，就是通过调节可变电容来实现的．让学生打开收音机，观察并找到调谐电容．调节调揩旋钮时，观察动片的变化．要求学生分析①旋入动片，旋出动片时正对面积如何变化？电容C大小如何改变？②C变化对周期、频率大小变化有何关系．2、例题讲析【例1】如图所示LC振荡电路中可变电容器C的取值范围为10pF～360pF，线圈的电感为H，求此电路能获得的振荡电流的最高频率多大？解析：因为LC电路的固有频率为，当L不变时，则有，可知：当电容C为最小值时（即pF），振荡电流的频率最高；当电容C为最大值时（即pF）振荡电流的频率最低．所以由题给条件，即可求得最高和最低频率，计算时注意各量要用相应的国际单位制的主单位．电容，则有最高频率和最低频率分别为：【例2】在图（甲）中，LC振荡电路中规定图示电流方向为电流i的方向，则振荡电流随时间变化的图像如图（乙）所示那么，电路中各物理量在一个周期内的情况是：________________时刻，电容器上带电量为零；________________时刻，线圈中的磁场最强；________________时刻，电容器两板间的电场强度值最大；________________时刻，电路中电流达到反向最大值；________________时刻内是对电容器的充电过程．解析：分析这类问题的关键是要搞清电场能和磁场能相互转化的过程，以及它所对应的物理状态和物理量间的关系，由题图可知电容器C正在放电，当t＝0时，C带电量最多，两板间电压最大，电场能也最大，而此时磁场能最小（为零），对应的电流i最小（为零），随着C放电的持续，带电量、电压、电场能将逐渐减小，而磁场能、电流i将逐渐变大，磁场能、电流达到最大之后由于电感L和电容C的作用，将对电容反向充电，直至最大，依此类推，故可得知，A、C时刻电流最大，磁场最强，电场为零，C带电量为零，当电流为零时（对应图中的O、B、D）电容器上带电量最多，相应的电场强度值为最大，同理可知C时刻电流达到最大，电容经过T／4放电完毕后，紧接着又对电容反向充电，又经T/4，充电到最大值，即带电量、电压、电场能达最大，磁场能、电流变为零，这个过程对应着图中的，类似的道理可知也是对电容的充电过程．五、总结、扩展1、LC振荡电路的周期公式，频率公式要理解其物理含义，它只由电路本身的特性（L、C值）决定，所以叫做固有周期和固有频率，应用中，通过改变LC回路中的电感L或电容C，周期和频率也随之改变，满足各种需要．2、应用周期公式、频率公式进行计算时，要特别注意各个物理量的单位，常用电容器的单位有微法（F）和皮法（pF），代入公式时一定要换为法（F），电感L的单位有时是毫亨或微亨（mH或H），代入公式时要换为亨（H），这样得到的周期和频率的单位才是正确的（秒和赫）六、板书设计电磁振荡的周期和频率一、固有周期1、定义2、公式3、决定因素4、注意事项二、固有频率1、定义2、公式3、决定因素典型例题关于最值问题例1 在如图所示电路中，将开关K扳向a，给电容器充足电后，再把开关扳向b，经过时间t电容器放电完毕，且放电电流最大值为．如果把电池组的电动势增大到原来的2倍，重复上述过程时，放电过程所用时间和放电电流的最大值应分别为（）．A、B、C、D、分析与解：当开关K扳向b时，L、C组成振荡电路，其周期的最大电流无关，只由L、C 的值确定，所以改变电池组电动势时，改变了充电最大电量——变为原来的2倍，而放电时间不受影响——仍为t．电容最大带电量2倍，电路其他要素未变，所以放电的最大电流变为2倍——2．答案：B．平均电流强度例2 有一理想的LC振荡电路，电容器的电容为C，残留的电感为L，开始时，电容器两端的电压为U，电路中无电流。
现让电容C通过L放电，到电容C放电结束时，在这段时间内，放电的平均电流强度为___________。
分析与解：电容放电前带电量，放电后经过时间放电完毕。
平均电流：答案：．应用振荡器的能量周期性变化解题例3 如图所示的振荡电路中，线圈自感系数H，电容器电容F，使电容器带电（上板带正电，下板带负电）后，接通K，从接通 K时算起，当s时，电路中电流方向为__________。
（填顺时针或逆时针）。
当t为___________s时，线圈中的磁场能第一次达到最大。
分析与解：LC振荡电路的周期，电容放电后被充电过程，电流方向与放电电流方向相反，电流减小，电流方向是逆时针方向。
当时，电流达到最大值，磁场能第一次达到最大，即答：逆时针方向；。
电磁波的开拓史——通信的发展史自从通信技术出现的那一天起，科学家们就一直把开发电磁波的各个波段、利用电磁波进行通信作为重要的研究方向之一．可以说通信的发展史，就是电磁波的开拓史．什么是电磁波呢？我们向水面投掷石块，水面会泛起水波；拨动琴弦，空气中激起声波．这些是我们看得见、听得到的．还有一些是我们肉眼看不见、耳朵听不着的，这就是电磁波．电磁波的发现归功于德国物理学家赫兹和英国物理学家麦克斯韦．麦克斯韦指出："交变的电场会产生交变的磁场，而交变的磁场又会激起交变的电场．"这就是说，只要在空间某处存在一个交变的电场，那么它的周围就会产生一个新的交变磁场，而这个新的交变磁场又会在远处激发一个交变的电场．这种交替变化的电场和磁场称为电磁场．这种交变的电磁场会在空间以电磁波的形式由近及远地传播开去，这就是电磁波．麦克斯韦在1864年用数学的方法从理论上严格地推导出了电磁波的波动方程，并求得电磁波的传播速度等于光速．麦克斯韦预言了电磁波的存在．20年后，德国物理学家赫兹通过实验验证了麦克斯韦的预言，电磁波的确存在，它就像我们身边的桌椅一样是实实在在的．从此，一项划时代的新技术――无线电技术诞生了．不久，各国的学者纷纷开始研究如何利用电磁波作为无线传输信息的工具．1894年，电磁波进入了通信领域，开创了无线通信的新时代．电磁场理论教学中一个值得注意的问题高中物理课本甲种本（１９８５年第１版）第三册第１５３页在介绍麦克斯韦电磁场理论时叙述道：“麦克斯韦用场的观点分析了电磁现象，认为变化的电场能够在周围空间产生磁场．这是电磁场理论的第二个要点．一个静止的电荷，它产生的是静电场，即空间各点的电场强度不随时间而改变．这个电荷一旦运动起来，电场就发生变化．另一方面，运动电荷要产生磁场，用场的观点来分析这个问题，就可以说：这个磁场是由变化的电场产生的．”笔者认为，这里用运动电荷产生磁场为例来说明电磁场理论的第二个要点是欠妥的．比甲种本早一年出版的乙种本（１９８４年第１版）以及主要由它修订而成的现行课本（必修）中没有这个例子，但是这个例子在现在的高中物理教学中仍然存在着不良的影响．最近，笔者带学生在中学教育实习时发现了甲种本的这个例子，接着对广州市的中学物理教学做了调查，发现目前仍有一些中学在教学中喜欢使用甲种本的这个例子．所以，有必要对这个例子做进一步的分析．变化的电场能够在周围的空间产生磁场是麦克斯韦电磁场理论的第二个要点，也是麦克斯韦对电磁场理论的最主要的贡献．这样，不但传导电流（由电荷运动引起）能够在周围空间产生磁场，而且变化的电场（或“位移电流”）也能够在周围空间产生磁场．也就是说，产生磁场的途径有两种：电流（传导电流）或者变化的电场（或叫做“位移电流”）．甲种本的这个例子所讲的“运动电荷要产生磁潮，可以从两个层次来理解．一、把“运动电荷要产生磁潮理解为电荷运动形成电流（传导电流），这个电流要产生磁场，这是中学生所能理解的层次．按照这种理解，这个电场是由传导电流产生的，而不是由“位移电流”产生的，即不是由变化的电场产生的．甲种本的论断是错误的．二、从较高的层次来理解“运动电荷要产生磁潮这句话．电荷的运动是任意的，由于既有速度ｖ，又有加速度ａ，这个电荷产生的电场和磁场是非常复杂的，要用电动力学的方法才能处理，一般中学生不可能理解到这一层次，而且这时在运动电荷产生的磁场中，既有由变化的电场产生的，也有由传导电流产生的，到底哪一部分主要，要视电荷的运动情况及观测点的位置而定．在电荷附近（近场区）磁场主要由传导电流产生，所以不能简单地认为“这个磁场是由变化的电场产生的”．综上分析，甲种本用一个运动电荷产生磁场为例来说明电磁场理论的第二个要点是欠妥的，其结论“这个磁场是由变化的电场产生的”是不对的．值得指出的是，麦克斯韦电磁场理论的第二个要点包含着深刻而新颖的思想，在相当长的一段时间内难以为物理学家们所接受，直到２５年之后，赫兹用实验证实了电磁波的存在，从而证明麦克斯韦电磁场理论的正确性，这个理论才得到人们的普遍承认．可见，“变化的电场能够在周围空间产生磁场”这一假说并非能用一个例子来加以形象说明的．在高中阶段讲麦克斯韦电磁场理论的第二个要点时，可以像必修本或乙种本那样，简要地给出麦克斯韦的假说，而不要企图找什么形象的例子来说明．倒是有必要向学生强调：电流和变化的电场是产生磁场的两种途径．最近笔者带学生到中学教育实习时，就有一些中学生问实习老师（笔者带的实习生）：“当稳恒电流通过直导线时，周围空间的磁场是稳定的，而电场却不随时间做均匀变化，这不是与老师讲的电磁场理论的第二个要点相矛盾吗？”这说明学生误以为要产生磁场就必须有变化的电场，并不明白电流和变化的电场均可以产生磁场．或者说，学生学习了变化的电场能够在周围空间产生磁场，却忘记了电流是产生磁场的基本途径．电磁学的两种研究方式整个电磁学的研究可分为以“场”和“路”两个途径进行，这两种方式均在高中教材里体现出来．只有明确它们各自的特征及相互联系，才能有计划、有目的地提高学生的思维品质，培养学生的思维能力．场的方法是研究电磁学的一般方法．场是物质，是物质的相互作用的特殊方式．中学物理的电磁学部分完全可用场的概念统帅起来，静电场恒定电场恒定磁场静磁场似稳电磁场迅变电磁场等，组成一个关于场的系统，该系统包括中学物理电学部分的各章内容．“路”是“场”的一种特殊情况．中学教材以“路”为线的大骨架可理顺为：静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等．“场”和“路”之间存在着内在的联系．麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律，是以“场”为基础的．“场”是电磁运动的实质，因此可以说“场”是实质，“路”是方法．世界电信日5月17日是“世界电信日”，它来源于电报的发明．电信是指利用电报、电话、传真、无线电设备和互联网络等手段传递信息的通讯方式．1844年电报正式用于公众通信，最初的国际电报只能为使电报发挥更大的作用，1865年5月17日，法国、德国、俄国、意大利、奥地利等20多个国家在法国巴黎签订了《国际电报公约》，并宣告国际电报联盟正式成立．随着电报和电话的发明，信息的传递方便、快捷起来，人类也从此进入了电信时代，国际电报联盟因此于1932年在西班牙马德里召开的第五届代表大会上，决定将“国际电报联盟”改名为“国际电信联盟”ITU International Telecommunication Union．1947年联盟成为联合国的一个专门机构，总部设在瑞士日内瓦．国际电信联盟目前共有188个成员，中国于1920年加入该组织．为了纪念国际电信联盟的建立，强调电信在国民经济发展和人民生活中的作用，国际电信联盟在1968年第23届行政理事会上，决定把5月17日定为“世界电信日”，并要求各会员国从1969年起根据国际电信联盟所确定的电信日主题开展纪念活动，宣传电信的重要性，普及电信科学技术，培养年轻一代对电信的兴趣，去年世界电信日的主题是“互联网：挑战、机遇与前景”．今年5月17日是第34个“世界电信日”，主题是：“信息通信技术为全人类服务：帮助人们跨越数字鸿沟．”今年电信日的主题涵盖内容广泛，同时恰逢中宣部与科技部及中国科协联合举办的“科技创造未来”科技活动周在全国举办．信息产业部将把世界电信日纪念活动与科技活动周结合进行，采用纪念活动与技术报告相结合的形式，宣传我国通信发展成就，呼吁全社会为缩小数字鸿沟而共同努力．同时，5月17日，信息产业部将在北京举办有相关部委参加的第34届世界电信日纪念和主题报告会，同时在现场举行小型技术应用展示活动．习题精选1、为了增大LC振荡电路的固有频率，下列办法中可采取的是（）A．增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放人铁芯B．减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数C．减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯D．减小电容器两极板的正对面积并减小线圈的匝数2、如图所示，LC振荡电路中的电感量L＝0.5mH，电容量C＝0.2f，电源电动势E＝4V，内阻不计，电阻，先闭合电键K，待电路稳定后再断开K，试求：（l）振荡频率（2）从断开K到电容器a板开始带正电所经历的最短时间3、有一LC振荡电路，当电容调节为pF时，能产生频率为kHz的振荡电流，要获得频率为kHz的振荡电流，则可变容器应调整多大？（设电感L保持不变）4、一个LC振荡电路，电容器电容为C，电感线圈的自感系数为L，从电容器开始放电起计时至第二次电流达到最大植结束，所用时间为__________，电路中第一次改变电流方向所需时间为__________．5、LC振荡电路中的振荡电流的表达式为：mA，若振荡电路的自感系数为20毫亨，则电容C＝__________F，此振荡电流的有效值为__________．6、在LC回路发生电磁振荡过程中，若用外力将电容器两板间的距离增大，则在以后的过程中：（）A．电路中振荡的总能量加大 B．振荡电流的最大值变大C．振荡电流的频率变大 D．振荡电流的周期变大（提示：拉大两板间距离，外力要克服库仑力做功）答案：1、D2、16kHz，s3、50pF4、5、；0.1mA 6、ABC。