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1、高三物理教案：電磁振蕩電磁波教案【】鑒于大家對查字典物理網十分關注，小編在此為大家搜集整理了此文高三物理教案：電磁振蕩電磁波教案，供大家參考!本文題目：高三物理教案：電磁振蕩電磁波教案第十二章 電磁振蕩電磁波 相對論第一節(jié) 電磁振蕩 電磁波基礎知識 一、電磁振蕩在振蕩電路里產生振蕩電流的過程中，由容器極板上的電荷，通過線圈的電流，以及跟電流和電荷相聯(lián)系的磁場和電場都發(fā)生周期性變化的現象，叫做電磁振蕩。1. LC振蕩電路由自感線圈和電容器組成的電路就是最簡單的振蕩電路，簡稱LC回路。 在LC回路里，產生的大小和方向都做周期性變化的電流，叫做振蕩電流。 如圖所示，先將電鍵S和1接觸，電鍵閉合后電源

2、給電容器C充電，然后S和2接觸，在LC回路中就出現了振蕩電流。大小與方向都做同期性變化的電流叫振蕩電流.2.電磁振蕩在產生振蕩電流的過程中，電容器上極板上的電荷q，電路中的電流i，電容器內電場強度E，線圈中磁感應強度B都發(fā)生周期性的變化，這種現象叫做電磁振蕩.(1)從振蕩的表象上看：LC振蕩過程實際上是通過線圈L對電容器C充、放電的過程。(2)從物理本質上看：LC振蕩過程實質上是磁場能和電場能之間通過充、放電的形式相互轉化的過程。3.振蕩的周期和頻率電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時間叫做周期。一秒鐘內完成的周期性變化的次數叫做頻率。在電磁振蕩發(fā)生時，如果不存在能量損失，也不受外界其它因素的影

3、響，這時的振蕩周期和頻率叫做振蕩電路的固有周期和固有頻率，簡稱振蕩電路的周期和頻率。理論研究表明，周期T和頻率f跟自感系數L和電容C的關系：注意：當電路定了，該電路的周期與頻率就是定值，與電路中電流的大小，電容器上帶電量多少無關.4.LC振蕩過程中規(guī)律的表達。(1)定性表達。在LC振蕩過程中，磁場能及與磁場能相關的物理量(如線圈中電流強度、線圈電流周圍的磁場的磁感強度、穿過線圈的磁通量等)和電場能及與電場能相關的物理量(如電容器的極板間電壓、極板間電場的電場強度、極板上電量等)都隨時間做周期相同的周期性變化。這兩組量中，一組最大時，另一組恰最小;一組增大時，另一組正減小。這一特征正是能的轉化和

4、守恒定律所決定的。(2)定量表達。在LC振蕩過程中，盡管磁場能和電場能的變化曲線都比較復雜，但與之相關的其他物理量和變化情況卻都可以用簡單的正(余)弦曲線給出定量表達。以LC振蕩過程中線圈L中的振蕩電流i(與磁場能相關)和電容器C的極板間交流電壓u(與電場能相關)為例，其變化曲線分別如圖中所示。注意：分析電磁振蕩要掌握以下三個要點(突出能量守恒的觀點)：理想的LC回路中電場能E電和磁場能E磁在轉化 過程中的總和不變?；芈分须娏髟酱螅琇中的磁場能越大(磁通量越大)。極板上電荷量越大，C中電場能越大(板間場強越大、兩板間電壓越高、磁通量變化率越大)。因此LC回路中的電流圖象和電荷圖象總是互為余函數

5、。5.LC振蕩過程的階段分析和特殊狀態(tài)如圖所示，在O、t2、t4時刻，線圈中振蕩電流i為0，磁場能最小，而電容器極板間電壓u恰好達到最大值，電場能最多，在t1、t3時刻則正相反，振蕩電流、磁場能均達到最大值，而電壓為0，電場能最少。在Ot1和t2t3階段，電流增強，磁場能增多，而電壓降低，電場能減小，這是電容器放電把電場能轉化為磁場能的階段;在t1t2和t3t4階段，電流減弱，磁場能減小，而電壓升高，電場能增多，這是電容器充電把磁場能轉化為電場能的階段。例1.在如圖所示的L振蕩電路中，當線圈兩端MN間電壓為零時，對電路情況的敘述正確的是( AD )A.電路中電流最大B.線圈內磁場能為零C.電容

6、器極板上電量最多D.電容器極板間場強為零解析：MN間電壓為零，即電容器極板間電壓為零，這時極板上無電荷，故板間場強為零，電路中電流強度最大，線圈中磁場能最大.說明：在LC振蕩電路中，由于線圈有自感作用，且線圈無電阻，它的電壓和電流關系就不同于一般直流電路，決不能用直流電路的知識來進行研究.對于LC振蕩電路中的一般問題，可通過電容器的有關知識和能量轉換關系來分析求解.例2.如圖所示電路，K先接通a觸點，讓電容器充電后再接通b觸點.設這時可變電容器電容為C，線圈自感系數為L，(1)經過多長時間電容 C上電荷第一次釋放完?(2)這段時間內電流如何變化?兩端電壓如何變化?(3)在振蕩過程中將電容C變小

7、，與振蕩有關的物理量中哪些將隨之改變?哪些將保持變化?解析：(1)極板上電行由最大到零需要1/4周期時間，所以t=T/4=(2)從能量角度看，電容器釋放電荷，電場能轉變?yōu)榇艌瞿埽姾舍尫磐戤厱r，磁場能達到最大，線圈兩端電壓與電容兩極板間電壓一致，由于放電，電容兩極板間電壓由最大值減至零，線圈兩端電壓也由最大值減為零.值得注意的是這段時間內電流由零逐漸增大.當線圈兩端電壓為零時，線圈中電流強度增至最大.千萬不要把振蕩電路看成直流電路，把電容器看成一個電源，把線圈看成一個電阻.這里電磁能沒有被消耗掉，只是不斷地相互轉化.在直流電路中，電阻上通過的電流和電阻兩端的電壓，變化步調一致，電壓大電流也大

8、，電壓小電流也小.在振蕩電路中，存在自感現象及線圈電阻為零的情況，電流和電壓變化步調不一致，所以才出現電壓為零時電流最大的現象.(3)在振蕩過程中，當電容器C變小時，根據周期公式，周期T變小，頻率f增大.同時不論是增大電容極板間的距離d，還是減小正對面積S，電容C變小，外力都對電容做功，振蕩電路能量都增加，故電場能、磁場能、磁感強度和振蕩電流的最大值都增加.極板上電荷最大值將不變，極板電壓最大值將增加.若減小正對面積S使電容C變小時，電場強度最大值增加.例3. 某時刻LC回路中電容器中的電場方向和線圈中的磁場方向如右圖所示。則這時電容器正在_(充電還是放電)，電流大小正在_(增大還是減小)。分

9、析：用安培定則可知回路中的電流方向為逆時針方向，而上極板是正極板，所以這時電容器正在充電;因為充電過程電場能增大，所以磁場能減小，電流也減小。二.電磁場、電磁波1.麥克斯韋電磁場理論的要點：(1)變化的磁(電)場將產生電(磁)場。(2)變化的磁(電)場所產生的電(磁)場取決于磁(電)場的變化率。具體地說，均勻變化的磁(電)場將產生恒定的電(磁)場，非均勻變化的磁(電)場將產生變化的電(磁)場，周期性變化的磁(電)場將產生周期相同的周期性變化的電(磁)場。(3)變化的磁場和變化的電場互相聯(lián)系著，形成一個不可分離的統(tǒng)一體電磁場。變化的電場，其周圍產生磁場，變化的磁場其周圍產生電場.注意：均勻變化的

10、電場(或磁場)其周圍產生穩(wěn)定的磁場(或電場).2.電磁場：變化的電場磁場形成一個不可分割的統(tǒng)一體叫電磁場.3.電磁波：變化的電場和變化的磁場交替產生，由近及遠地向周圍傳播，形成了電磁波電磁波是怎樣產生的：如果在空間某處發(fā)生了周期性變化的電場，就會在空間引起周期性變化的磁場，這個周期性變化的磁場又會在較遠的空間引起新的周期性變化的電場，新的周期性變化的電場又會在更遠的空間引起新的周期性變化的磁場這樣，電磁場就由近及遠向周圍空間傳播開去，形成了電磁波。電磁波的特點：a.電磁波的傳播不需要介質，但可以在介質中傳播。b.電磁波是橫波。E與B的方向彼此垂直，而且都跟波的傳播方向垂直，因此電磁波是橫波。電

11、磁波的傳播不需要靠別的物質作介質，在真空中也能傳播。c.電磁波的波速等于光速，實際上，光就是特定頻率范圍內的電磁波。電磁波的波長、頻率、波速三者之間的關系是：=C/f。 此式為真空中傳播的電磁波各物理量之間的關系式。d.場是能量貯存的場所，電磁波貯存電磁能.e.赫茲用實驗證明了電磁波的存在，還測定了電磁波的波長和頻率，得到了電磁波的傳播速度.注意：要深刻理解和應用麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱：變化的磁場產生電場，變化的電場產生磁場?？梢宰C明：振蕩電場產生同頻率的振蕩磁場;振蕩磁場產生同頻率的振蕩電場。按照麥克斯韋的電磁場理論，變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可分離的統(tǒng)一的場，這就是電

12、磁場。電場和磁場只是這個統(tǒng)一的電磁場的兩種具體表現。4.無線電波的發(fā)射和接收無線電技術中使用的電磁波叫做無線電波。 無線電波的波長從幾毫米到幾十千米。 根據波長(或頻率)，通常將無線電波分成幾個波段，每個波段的無線電波分別有不同的用途。無線電波的發(fā)射：無線電波的發(fā)射必須采用開放電路，如圖所示，開放電路由振蕩器、互感線圈、天線、地線等幾部分組成。說明：有效地發(fā)射電磁波的條件是：頻率足夠高(單位時間內輻射出的能量P形成開放電路(把電場和磁場分散到盡可能大的空間離里去)。在發(fā)射用于通信等無線電波時，必須讓電磁波隨各種信號而改變，這一過程叫調制。 使高頻振蕩的振幅隨信號而改變叫做調幅，使高頻振蕩的頻率

13、隨信號而改變叫做調頻。無線電波的接收：無線電波的接收必須采用調諧電路，如圖所示，調諧電路由可變電容器、電感線圈、天線、地線等幾部分組成。當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路產生的振蕩電流最強，這種現象叫電諧振。使接收電路產生電諧振的過程叫做調諧。另外，要還原為原始的信號，還必須有檢波等解調過程。5.電視和雷達電視：在電視的發(fā)射端，用攝像管將光信號轉換為電信號，利用電信號對高頻振蕩進行調制然后通過天線把帶有信號的電磁波發(fā)射出去; 在電視的接收端，通過調諧、檢波、解調等過程將電信號送到顯像管，再由顯像管將電信號還原成圖象。雷達：雷達是利用無線電波來測定物體位置的無線電設備，是

14、利用電磁波遇到障礙物后發(fā)生反射的現象工作的。例4.關于電磁場的理論，下列說法中正確的是( BD )A.變化的電場周圍產生的磁場一定是變化的B.變化的電場周圍產生的磁場不一定是變化的C.均勻變化的磁場周圍產生的電場也是均勻變化的D.振蕩電場在周圍空間產生同樣頻率的振蕩磁場解析：麥克斯韋電磁理論指出，如果電場的變化是均勻的，產生的磁場是穩(wěn)定的;如果電場的變化是不均勻的，產生的磁場是變化的;振蕩電路是按正弦(或余弦)規(guī)律變化的，它產生的磁場也按正弦(或余弦)規(guī)律變化.說明：變化電場有均勻變化和非均勻變化兩種，其產生的磁場就有穩(wěn)定和變化之分.新產生的場在某一時刻的大小取決于原來的場在這一時刻的變化率.

15、均勻變化的場，其變化率是一個定值，故新產生的場就是一個穩(wěn)定場.例5.LC振蕩電路中線圈的電感為210-6Hz，欲使它發(fā)射出長波長為15 m的電磁波，電容器的電容應多大?解析：電磁波在真空(或空氣)中傳播時，不論其頻率大小如何，速度均為C(C=3.00108m/s)，且波長和頻率成反比關系，由此求得頻率.然后由LC振蕩電路的頻率公式，即可求得電容C的大小. 因為C=f，所以f=c/=2107Hz。又f=1/2 得C=1/42Lf2=3.110-11F=31 pF例6. 一臺收音機，把它的調諧電路中的可變電容器的動片從完全旋入到完全旋出，仍然收不到某一較高頻率的電臺信號。要想收到該電臺信號，應該_(增大還是減小)電感線圈的匝數。分析：調諧電路的頻率和被接受電臺的頻率相同時，發(fā)生電諧振，才能收到電臺信號。由公式 可知，L、C越小，f越大。當調節(jié)C達不到目的時，肯定是L太大，所以應減小L，因此要減小匝數。例7. 某防空雷達發(fā)射的電磁波頻率為f=3103MHZ，屏幕上尖形波顯示，從發(fā)射到接受經歷時間t=0.4ms，那么被監(jiān)視的目標到雷達的距離為_km。該雷達發(fā)出的電磁波的波長為_m。分析：由s= ct=1.2105m，這是電磁波往返的路程，所以目標到雷達的距離為s /2=0.6105m=60km;由c=f可得= 0.1m例8. 電子感應加速