第4章 第1节　电磁波的产生—2020-2021学年新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第二册讲义

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第1节　电磁波的产生
学习目标：1.[科学态度与责任]了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容以及电磁波的
预言。　2.[科学探究]了解赫兹发现电磁波过程，体会电磁场的物质性。　3.[科学思
维]理解 LC 回路中振荡电流的产生过程，会求 LC 电路的周期与频率。
阅读本节教材，回答第 83 页“问题”并梳理必要知识点。
教材 P83 问题提示：根据麦克斯韦电磁理论，利用 LC 振荡电路可以产生电磁波。
一、麦克斯韦的预言
1．变化的磁场周围会产生电场
麦克斯韦提出，在变化的磁场周围会激发出一种电场——涡旋电场(也叫感生电场，
如图所示)，不管有无闭合电路，变化的磁场激发的涡旋电场总是存在的。
变化的磁场周围产生涡旋电场
2．变化的电场周围会产生磁场
麦克斯韦从场的观点得出，即使没有电流存在，只要空间某处的电场 发生变化，
就会在其周围产生涡旋磁场，如图所示。
变化的电场产生涡旋磁场示意图
3．电磁波
(1)交变的电场和交变的磁场相互联系在一起，就会在空间形成一个统一的、不可
分割的电磁场。这种在空间交替变化并传播出去的电磁场就形成了电磁波。
(2)自然界存在许多不同频率的电磁波，并且它们都以光速在空间传播，可见光只
不过是人眼可以看得见的，频率范围很小的电磁波。
二、赫兹实验
1．赫兹实验原理图，如图所示：
赫兹实验原理示意图
2．实验现象：当感应线圈两极间有火花跳过时，环的间隙处也有火花跳过。
3．现象分析：火花在 A、B间来回跳动时，在周围空间建立了一个迅速变化的电
磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波经过接收器时，导致
接收器产生感应电动势，使接收器两球间隙处产生电压，当电压足够高时，两球之间
产生火花放电现象。
4．实验结论：赫兹证实了电磁波的存在。
5．实验意义：证明了麦克斯韦的预言，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实
验基础。
三、电磁振荡
1．振荡电流：大小和方向都周期性变化的电流。
2．振荡电路：产生振荡电流的电路。由电感线圈 L和电容器 C所组成的一种基本
的振荡电路为 LC
振荡电路 ，如图所示。
3．电磁振荡：在 LC 振荡电路中，电容器极板上的电荷量，电路中的电流，与振
荡电流相联系的电场和磁场也周期性交替变化，电场能和磁场能相互转化的现象。
4．电磁振荡的周期和频率
(1)电磁振荡的周期 T：完成一次周期性变化的时间。
(2)电磁振荡的频率 f：在一段时间内完成周期性变化的次数与这段时间之比。
5．LC 振荡电路的周期和频率
(1)公式：T＝2π ，f＝。
(2)单位：周期 T、频率 f、自感系数 L、电容 C的单位分别是秒 (s) 、赫兹(Hz)、亨
利 (H) 、法(F)。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场。 (×)
(2)均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场。 (×)
(3)周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场。 (√)
(4)放电时，由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大。 (√)
(5)放电时，电容器两极板间的电场能逐渐转化为线圈的磁场能。 (√)
(6)振荡电流最大时，放电完毕。 (√)
2．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，磁场周围一定产生电场
B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在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的磁场
D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
D　[根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产
生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场。]
3．关于 LC 振荡电路中的振荡电流，下列说法中正确的是(　　)
A．振荡电流最大时，电容器两极板间的电场强度最大
B．振荡电流为零时，线圈中自感电动势为零
C．振荡电流增大的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能
D．振荡电流减小的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能
D　[振荡电流最大时，处于电容器放电结束瞬间，电场强度为零，A错；振荡电
流为零时，LC 回路振荡电流改变方向，这时的电流变化最快，电流变化率最大，线圈
中自感电动势最大，B错；振荡电流增大时，电容器中的电场能转化为磁场能，C错；
振荡电流减小时，线圈中的磁场能转化为电场能，D对。]
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