1、交变电流电交变电流电磁波传感器磁波传感器3电磁振荡和电磁波电磁振荡和电磁波电磁波谱电磁波谱第十一章一、电磁振荡一、电磁振荡1.振荡电路：振荡电路：叫做振荡电流，叫做振荡电流，能够产生振荡电流的电路叫振荡电路，能够产生振荡电流的电路叫振荡电路，LC回路是一种简单的振荡电路回路是一种简单的振荡电路.大小和方向都随时间大小和方向都随时间做周期性变化的电流做周期性变化的电流2.LC回路的电磁振荡过程：可以用回路的电磁振荡过程：可以用图象来形象分析电容器充、放电过程中图象来形象分析电容器充、放电过程中各物理量的变化规律，如图各物理量的变化规律，如图11-3-1所示所示.图图11-3-13.LC回路的振荡
2、周期和频率回路的振荡周期和频率注意注意：(1)LC回路的回路的T、f只与电路本身只与电路本身性质性质L、C有关有关.(2)电磁振荡的周期很小，频率很高，电磁振荡的周期很小，频率很高，这是振荡电流与普通交变电流的区别这是振荡电流与普通交变电流的区别.2TLC 12fLC 4.LC电路中振荡电流的产生过程电路中振荡电流的产生过程分析电磁振荡要掌握以下三个要点分析电磁振荡要掌握以下三个要点(突出能量守恒的观点突出能量守恒的观点)：理想的理想的LC回路中电场能回路中电场能E电电和磁和磁场能场能E磁磁在转化过程中的总和在转化过程中的总和.回路中电流越大时，回路中电流越大时，L中的磁场中的磁场能能(磁通量
3、越大磁通量越大).极板上极板上时，时，C中电中电场能越大场能越大(板间场强越大、两板间电压板间场强越大、两板间电压越高、磁通量变化越大越高、磁通量变化越大).不变不变越大越大电荷量越大电荷量越大二、麦克斯韦电磁场理论二、麦克斯韦电磁场理论变化的电场和磁场总是互相联系的，变化的电场和磁场总是互相联系的，形成一个不可分离的统一的场，这就是形成一个不可分离的统一的场，这就是电磁场电磁场.注意：注意：1.均匀变化的磁场产生均匀变化的磁场产生的电场，的电场，不均匀变化的磁场产生不均匀变化的磁场产生的电场，磁的电场，磁场产生同频率的振荡场产生同频率的振荡电场电场.稳定稳定变化变化振荡振荡2.的电场产生稳定
4、的磁场，的电场产生稳定的磁场，的电场产生变化的磁场，的电场产生变化的磁场，电场产生电场产生同频率的振荡磁场同频率的振荡磁场.3.变化磁场在周围空间产生的电场变化磁场在周围空间产生的电场为感应电场为感应电场(也叫涡旋电场也叫涡旋电场).与由电荷激与由电荷激发的静电场不同，它的电场线是闭合的，发的静电场不同，它的电场线是闭合的，它的存在与空间有无导体或闭合电路无它的存在与空间有无导体或闭合电路无关关.均匀变化均匀变化不均匀变化不均匀变化振荡振荡三、电磁波三、电磁波1.变化的电场和磁场从产生的区域变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播开去，就形由近及远地向周围空间传播开去，就形成了电磁
5、波成了电磁波.2.有效地发射电磁波的条件是：有效地发射电磁波的条件是：(1)(单位时间内辐射单位时间内辐射出的能量出的能量Pf4)；(2)形成形成电路电路(把电场和磁场把电场和磁场分散到尽可能大的空间里去分散到尽可能大的空间里去).开放开放频率足够高频率足够高3.电磁波的电磁波的E与与B的方向彼此垂直，而的方向彼此垂直，而且都跟波的传播方向垂直，因此电磁波是且都跟波的传播方向垂直，因此电磁波是横波横波.电磁波的传播不需要靠别的物质作介电磁波的传播不需要靠别的物质作介质，在真空中也能传播质，在真空中也能传播.在真空中的波速为在真空中的波速为.4.电磁波的波速：在真空中电磁波的波电磁波的波速：在真
6、空中电磁波的波速与光速相同，在介质中传播速度小于光速与光速相同，在介质中传播速度小于光速速.电磁波的波长、频率、波速三者之间的电磁波的波长、频率、波速三者之间的关系是：关系是：.此式为真空中传播的电磁此式为真空中传播的电磁波各物理量之间的关系式波各物理量之间的关系式.5.广播、电视、雷达、无线通信等都是广播、电视、雷达、无线通信等都是电磁波的具体应用电磁波的具体应用.c=3.0108m/scf 四、电磁波谱四、电磁波谱1.电磁波按波长由大到小的顺序为：电磁波按波长由大到小的顺序为：无线电波、无线电波、可见光、可见光、X射线、射线、.2.不同电磁波产生机理不同：无线电不同电磁波产生机理不同：无线
7、电波由振荡电路中自由电子的周期性运动波由振荡电路中自由电子的周期性运动产生；可见光由原子的外层电子受激后产生；可见光由原子的外层电子受激后产生；产生；X射线由原子的内层电子受激后产射线由原子的内层电子受激后产生；生；射线是原子核受到激发后产生的射线是原子核受到激发后产生的.红外线红外线紫外线紫外线射线射线3.不同电磁波的特性不同：无线不同电磁波的特性不同：无线电波易发生干涉和衍射；红外线有显电波易发生干涉和衍射；红外线有显著著；可见光可引起视觉反应；可见光可引起视觉反应；紫外线有显著的紫外线有显著的；X射射线的穿透能力很强；线的穿透能力很强；射线的穿透能射线的穿透能力更强力更强.热效应热效应化
8、学作用化学作用电磁波电磁波产生机理产生机理特性特性应用应用无线电无线电波波LC电路中的电路中的周期性振荡周期性振荡波动性强波动性强无线电技术无线电技术红外线红外线原子的外层电原子的外层电子受激发后产子受激发后产生的生的热效应显著，热效应显著，衍射性强衍射性强加热，高空摄加热，高空摄影，红外遥感影，红外遥感可见光可见光引起视觉产生引起视觉产生色彩效应色彩效应照明，摄影，照明，摄影，光合作用光合作用紫外线紫外线化学、生理作化学、生理作用显著，能产用显著，能产生荧光效应生荧光效应日光灯，医疗日光灯，医疗上杀菌消毒，上杀菌消毒，治疗皮肤病，治疗皮肤病，软骨病等软骨病等4.各种电磁波的产生机理及性质各种
9、电磁波的产生机理及性质电磁波电磁波产生机理产生机理特性特性应用应用伦琴射伦琴射线线原子的内层原子的内层电子受激发电子受激发后产生的后产生的穿透本穿透本领很大领很大医疗透视，工业探伤医疗透视，工业探伤射线射线原子核受激原子核受激发后产生的发后产生的穿透本穿透本领最强领最强探伤、电离作用，对生探伤、电离作用，对生物组织的物理、化学作物组织的物理、化学作用用.医疗上杀菌消毒医疗上杀菌消毒续表续表麦克斯韦电磁场理论的应用麦克斯韦电磁场理论的应用 关于电磁场理论，下列说法正确的是关于电磁场理论，下列说法正确的是()A.在电场周围一定产生磁场，磁场周围一在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场定产生电
10、场B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场变化的磁场周围一定产生变化的电场C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场的磁场D.周期性变化的电场周围一定产生周期性周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场变化的磁场根据麦克斯韦的电磁场理论，根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场才产生磁场，均匀变化只有变化的电场才产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，正确选项为电场产生变化的磁场，正确选项为D.在理解麦克斯韦电磁场理论在理解
11、麦克斯韦电磁场理论时，要注意静电场不产生磁场，静磁场时，要注意静电场不产生磁场，静磁场也不产生电场，还要注意根据电场（或也不产生电场，还要注意根据电场（或磁场）的变化情况来确定所产生的是什磁场）的变化情况来确定所产生的是什么样的磁场（或电场）么样的磁场（或电场）.变式训练变式训练1：关于电磁场和电磁波，下列叙关于电磁场和电磁波，下列叙述中正确的是述中正确的是()A均匀变化的电场在它周围空间产生均匀均匀变化的电场在它周围空间产生均匀变化的磁场变化的磁场 B电磁波和机械波一样依赖于介质传播电磁波和机械波一样依赖于介质传播 C电磁波中每一处的电场强度和磁感应强电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是
12、互相垂直，且与波的传播方向垂直度总是互相垂直，且与波的传播方向垂直 D只要空间某个区域有变化的电场或磁场，只要空间某个区域有变化的电场或磁场，就能产生电磁波就能产生电磁波 解析：解析：根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场在它的周围只能产生恒定的磁场，化的电场在它的周围只能产生恒定的磁场，A不对电磁波本身是一种物质，它的传播不需不对电磁波本身是一种物质，它的传播不需要介质，要介质，B不对电磁波是横波，不对电磁波是横波，C正确正确振荡振荡电场磁场相互产生并向远处传播形成电磁波，电场磁场相互产生并向远处传播形成电磁波，D错误错误 1.下列关于电磁波的叙述中，正确的是下
13、列关于电磁波的叙述中，正确的是()A电磁波是恒定的电、磁场由发生区域向电磁波是恒定的电、磁场由发生区域向远处的传播远处的传播 B电磁波在任何介质中的传播速度均为电磁波在任何介质中的传播速度均为3108m/s C电磁波由真空进入介质传播时，波长电磁波由真空进入介质传播时，波长变短变短 D电磁波不能产生干涉、衍射现象电磁波不能产生干涉、衍射现象C2.关于紫外线的以下说法中正确的是关于紫外线的以下说法中正确的是()A照射紫外线可增进人体对钙质的吸照射紫外线可增进人体对钙质的吸收因此人们应尽可能多地接受紫外线的照射收因此人们应尽可能多地接受紫外线的照射 B紫外线是一种可见光紫外线是一种可见光 C紫外线
14、有很强的荧光效应，可用来防紫外线有很强的荧光效应，可用来防伪伪 D紫外线有杀菌消毒的作用，是因为其紫外线有杀菌消毒的作用，是因为其有热效应有热效应 C3.在下列说法中符合实际的是在下列说法中符合实际的是()A医院里常用医院里常用X射线对病房和手术室消毒射线对病房和手术室消毒 B医院里常用红外线对病房和手术室消毒医院里常用红外线对病房和手术室消毒 C在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力紫外线有较好的分辨能力 D在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力红外线有较好的穿透云雾烟尘
15、的能力D 4.磁场的磁感应强度磁场的磁感应强度B随时间随时间t变化的四种变化的四种情况，如下图所示，其中能产生恒定电场的有情况，如下图所示，其中能产生恒定电场的有_图示的磁场，能产生持续电磁波的有图示的磁场，能产生持续电磁波的有_图示的磁场图示的磁场BCD 5.雷达是运用电磁波来工作的，它发射的电磁雷达是运用电磁波来工作的，它发射的电磁波频率多在波频率多在300MHz至至1000MHz的范围内，已知真的范围内，已知真空中光速空中光速c=3108m/s.下列说法中不正确的是下列说法中不正确的是()A电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生 B电磁波可由周期性变化的电场
16、或磁场产生电磁波可由周期性变化的电场或磁场产生 C雷达发射的电磁波在真空中的波长范围多雷达发射的电磁波在真空中的波长范围多在在0.3m至至1m之间之间 D雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定到接收的时间间隔确定A 6.2008年中国北京奥运会为了实现全球的电年中国北京奥运会为了实现全球的电视转播，我国政府设计了多种方案，下面正确的视转播，我国政府设计了多种方案，下面正确的一种是一种是()A只需运用一颗同步卫星，在赤道平面上只需运用一颗同步卫星，在赤道平面上空运行空运行 B至少需运用三颗同步卫星，在赤道平面至少需运用三颗同步卫星，在赤道平面
17、上空运行上空运行 C只需运用一颗同步卫星，绕着通过南北只需运用一颗同步卫星，绕着通过南北极的上空运行极的上空运行 D至少需运用三颗同步卫星，绕着通过南至少需运用三颗同步卫星，绕着通过南北极的上空运行北极的上空运行 解析：解析：同步卫星只能在赤道平面上空，同步卫星只能在赤道平面上空，通过南、北极上空的卫星不可能是同步卫通过南、北极上空的卫星不可能是同步卫星由于电视信号属于微波段，只能直接星由于电视信号属于微波段，只能直接传播，为了覆盖全球，至少需要发射三颗传播，为了覆盖全球，至少需要发射三颗同步卫星同步卫星所以正确答案选所以正确答案选B.7.某时刻某时刻LC回路中电容器中的电场方向回路中电容器中
18、的电场方向和线圈中的磁场方向如图和线圈中的磁场方向如图11-3-2所示则这时所示则这时电容器正在电容器正在_(充电还是放电充电还是放电)，电流大小，电流大小正在正在 _(增大还是减小增大还是减小)图图11-3-2充电充电减小减小 解析：解析：由安培定则可知回路中的电流方向由安培定则可知回路中的电流方向为逆时针方向，而上极板是正极板，所以这时电为逆时针方向，而上极板是正极板，所以这时电容器正在充电；因为充电过程电场能增大，所以容器正在充电；因为充电过程电场能增大，所以磁场能减小，电流在减小磁场能减小，电流在减小 *8.一台收音机，把它的调谐电路中的可变电一台收音机，把它的调谐电路中的可变电容器的
19、动片从完全旋入到完全旋出，仍然收不到容器的动片从完全旋入到完全旋出，仍然收不到某一较高频率的电台信号要想收到该电台信号，某一较高频率的电台信号要想收到该电台信号，应该应该 _(增大还是减小增大还是减小)电感线圈的匝数电感线圈的匝数12fLCfLCCLL调谐电路的频率和被接受电台的频率相同时，发生电谐振，才能收到电台信号由公式可知，、越解析：小，越大当调节 达不到目的时，肯定是 太因大，此要所以应减小，减小匝数9.“神舟七号神舟七号”载人飞船成功发射，如果你载人飞船成功发射，如果你想通过同步卫星转发的无线电话与航天员通话，想通过同步卫星转发的无线电话与航天员通话，则在你讲完话后，至少要等多长时间
20、才能听到则在你讲完话后，至少要等多长时间才能听到对方的回话？对方的回话？(已知地球的质量为已知地球的质量为M=6.01024kg，地球半径为地球半径为R=6.4106m，万有引力恒量，万有引力恒量G=6.6710-11Nm2/kg2，结果保留两位有效数字，结果保留两位有效数字)2273600 242()()3.59 1020.224.TshhtscmMGm RhRhThmhsh同步卫星是相对于地面静止的，它的运动周期，设卫星离地面距离为，它绕地球转动的向心力是地球对它的万有引力，即，代入数据，得由于飞船为近地飞行，可视为离同步卫星高为 最短通信距离是发话人和听话人均在同步卫星的正下方，这时电磁波传播的最短距离解析：所以最为为，短时间
