交變電流和電磁感應電磁場和電磁波知識網絡：一、電磁振蕩1振蕩電路：大小和方向都隨時間做周期性變兒的電流叫做振蕩電流，能夠產生振蕩電流的電路叫振蕩電路，LC回路是一種簡單的振蕩電路。2LC回路的電磁振蕩過程：可以用圖象來形象分析電容器充、放電過程中各物理量的變化規律，如圖所示3LC回路的振蕩周期和頻率 注意：（1）LC回路的T、f只與電路本身性質L、C有關iqttoo放電 充電 放電 充電（2）電磁振蕩的周期很小，頻率很高，這是振蕩電流與普通交變電流的區別。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。回路中電流越大時，L中的磁場能越大（磁通量越大）。極板上電荷量越大時，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）。還是右)，磁場能正在_（增大還是減小）。q，iO t5T/6解：先由周期公式求出=1.2104s， t=3.14104s時刻是開始振蕩后的。再看與左圖對應的q-t圖象（以上極板帶正電為正）和與右圖對應的i-t圖象（以LC回路中有逆時針方向電流為正），圖象都為余弦函數圖象。在時刻，從左圖對應的q-t圖象看出，上極板正在充正電；從右圖對應的i-t圖象看出，L2中的電流向左，正在增大，所以磁場能正在增大。二、電磁場1麥克斯韋的電磁場理論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。（1）變化的磁場（電場）能夠在周圍空間產生電場（磁場）；（2）均勻變化的磁場（電場）能夠在周圍空間產生穩定的電場（磁場）；（3）振蕩的磁場（電場）能夠在周圍空間產生同頻率的振蕩電場（磁場）；可以證明：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。點評：變化的磁場在周圍空間激發的電場為渦旋電場，渦旋電場與靜電場一樣，對電荷有力的作用，但渦旋電場又于靜電場不同，它不是靜電荷產生的，它的電場線是閉合的，在渦旋電場中移動電荷時，電場力做的功與路徑有關，因此不能引用“電勢”、“電勢能”等概念。另外要用聯系的觀點認識規律，變化的磁場產生電場是電磁感應現象的本質。個力：環的彈力N和磁場的洛侖茲力f，而且兩個力的矢量和始終提供向心力，考慮到小球速度大小的變化和方向的變化以及磁場強弱的變化，彈力和洛侖茲力不一定始終在增大。洛侖茲力始終和運動方向垂直，所以磁場力不做功。正確為CD。2電磁場：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系的，形成一個不可分離的統一場，稱為電磁場。電場和磁場只是這個統一的電磁場的兩種具體表現。理解電磁場是統一的整體：根據麥克斯韋電磁場理論的兩個要點：在變化的磁場的周圍空間將產生渦漩電場，在變化的電場的周圍空間將產生渦漩磁場當變化的電場增強時，磁感線沿某一方向旋轉，則在磁場減弱時，磁感線將沿相反方向旋轉，如果電場不改變是靜止的，則就不產生磁場同理，減弱或增強的電場周圍也將產生不同旋轉方向的磁場因此，變化的電場在其周圍產生磁場，變化的磁場在其周圍產生電場，一種場的突然減弱，導致另一種場的產生這樣，周期性變化的電場、磁場相互激發，形成的電磁場鏈一環套一環，如下圖所示需要注意的是，這里的電場和磁場必須是變化的，形成的電磁場鏈環不可能是靜止的，這種電磁場是無源場（即：不是由電荷激發的電場，也不是由運動電荷-電流激發的磁場），并非簡單地將電場、磁場相加，而是相互聯系、不可分割的統一整體在電磁場示意圖中，電場E矢量和磁場B矢量，在空間相互激發時，相互垂直，以光速c在空間傳播3電磁波變化的電場和磁場從產生的區域由近及遠地向周圍空間傳播開去，就形成了電磁波。（1）有效地發射電磁波的條件是：頻率足夠高（單位時間內輻射出的能量Pf 4）；形成開放電路（把電場和磁場分散到盡可能大的空間里去）。（2）電磁波的特點：電磁波是橫波。在電磁波傳播方向上的任一點，場強E和磁感應強度B均與傳播方向垂直且隨時間變化，因此電磁波是橫波。電磁波的傳播不需要介質，在真空中也能傳播。在真空中的波速為c=3.0108m/s。波速和波長、頻率的關系：cf注意：麥克斯韋根據他提出的電磁場理論預言了電磁波的存在以及在真空中波速等于光速c，后由赫茲用實驗證實了電磁波的存在廣播、電視、雷達、無線通信等都是電磁波的具體應用。雷達：無線電定位的儀器，波位越短的電磁波，傳播的直線性越好，反射性能強，多數的雷達工作于微波波段。缺點，沿地面傳播探測距離短。中、長波雷達沿地面的探測距離較遠，但發射設備復雜。【例4】 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。解：調諧電路的頻率和被接受電臺的頻率相同時，發生電諧振，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5】 某防空雷達發射的電磁波頻率為f=3103MHZ，屏幕上尖形波顯示，從發射到接受經歷時間t=0.4ms，那么被監視的目標到雷達的距離為_km。該雷達發出的電磁波的波長為_m。解：由s= ct=1.2105m=120km。這是電磁波往返的路程，所以目標到雷達的距離為60km。由c= f可得= 0.1m【例6】 電子感應加速器是利用變化磁場產生的電場來加速電子的。如圖所示，在圓形磁鐵的兩極之間有一環形真空室，用交變電流勵磁的電磁鐵在兩極間產生交變磁場，從而在環形室內產生很強的電場，使電子加速被加速的電子同時在洛倫茲力的作用下沿圓形軌道運動。設法把高能電子引入靶室，就能進一步進行實驗工作。已知在一個軌道半徑為r=0.84m的電子感應加速器中，電子在被加速的4.2ms內獲得的能量為120MeV設在這期間電子軌道內的高頻交變磁場是線性變化的，磁通量的最小值為零，最大值為1.8Wb，試求電子在加速器中共繞行了多少周？解：根據法拉第電磁感應定律，環形室內的感應電動勢為E= 429V，設電子在加速器中繞行了N周，則電場力做功NeE應該等于電子的動能EK，所以有N= EK/Ee，帶入數據可得N=2.8105周。【例7】 如圖所示，半徑為 r 且水平放置的光滑絕緣的環形管道內，有一個電荷量為 e，質量為 m 的電子。此裝置放在勻強磁場中，其磁感應強度隨時間變化的關系式為 B=B0+kt（k0）。根據麥克斯韋電磁場理論，均勻變化的磁場將產生穩定的電場，該感應電場對電子將有沿圓環切線方向的作用力，使其得到加速。設t=0時刻電子的初速度大小為v0，方向順時針，從此開始后運動一周后的磁感應強度為B1，則此時電子的速度大小為 A. B. C. D.解：感應電動勢為E=kr2，電場方向逆時針，電場力對電子做正功。在轉動一圈過程中對電子用動能定理：kr2e=mv2-mv02，得答案B。【例