电磁波的发现 【学习目标】 1．了解赫兹实验以及它的重大意义。 2．知道振荡电流、振荡电路、LC回路的概念。了解LC回路中振荡电流的产生过程，知道在电磁振荡过程中，LC回路中的能量转化情况；知道电磁振荡的周期和频率的决定因素。 3．了解要有效地发射电磁波应满足的条件 4．了解电磁波的特点 【学习重难点】 1．理解赫兹实验以及它的重大意义 2．理解电磁振荡及振荡电流的产生 3．了解要有效地发射电磁波应满足的条件及电磁波的特点 【学习过程】 一、电磁波预言的实现———赫兹实验 麦克斯韦的电磁理论特别是电磁波的预言，深邃而新颖，以至在其问世后相当一段时间内没有得到普遍的认同，甚至有的科学家对此表示怀疑。直到1887年，德国物理学家赫兹才用实验发现了电磁波。 实验现象： 。 结论： 。 二、电磁振荡 在振荡电路里产生振荡电流的过程中，由容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化的现象，叫做电磁振荡。 1．LC振荡电路 由自感线圈和电容器组成的电路就是最简单的振荡电路，简称LC回路。 在LC回路里，产生的大小和方向都做周期性变化的电流，叫做振荡电流。 如图所示，先将电键S和1接触，电键闭合后电源给电容器C充电，然后S和2接触，在LC回路中就出现了振荡电流。大小与方向都做同期性变化的电流叫 ． 2．电磁振荡 在产生振荡电流的过程中，电容器上极板上的电荷q，电路中的电流i，电容器内电场强度E，线圈中磁感应强度B都发生周期性的变化，这种现象叫做 ． （1）从振荡的表象上看：LC振荡过程实际上是通过线圈L对电容器C充、放电的过程。 （2）从物理本质上看：LC振荡过程实质上是磁场能和电场能之间通过充、放电的形式相互转化的过程。 3．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做频率。在电磁振荡发生时，如果不存在能量损失，也不受外界其它因素的影响，这时的振荡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。理论研究表明，周期T和频率f跟自感系数L和电容C的关系：T= ，f= 。 4．LC振荡过程中规律的表达。 （1）定性表达： 在LC振荡过程中，磁场能及与磁场能相关联的物理量（如线圈中电流强度、线圈电流周围的磁场的磁感强度、穿过线圈的磁通量等）和电场能及与电场能相关联的物理量（如电容器的极板间电压、极板间电场的电场强度、极板上电量等）都随时间做周期相同的周期性变化。 这两组量中，一组最大时，另一组恰最小；一组增大时，另一组正减小。 这一特征正是能的转化和守恒定律所决定的。 （2）定量表达：（可以通过示波器观察，参看教材的实验） 在LC振荡过程中，尽管磁场能和电场能的变化曲线都比较复杂，但与之相关的其他物理量和变化情况却都可以用简单的正（余）弦曲线给出定量表达。 以LC振荡过程中线圈L中的振荡电流i（与磁场能相关）和电容器C的极板间交流电压u（与电场能相关）为例，其变化曲线分别如图中所示。 应用相关规律分析问题时注意： 分析电磁振荡要掌握以下三个要点（突出能量守恒的观点）： （1）理想的LC回路中电场能E电和磁场能E磁在转化过程中的总和不变。 （2）回路中电流越大，L中的磁场能越大（磁通量越大）。 （3）极板上电荷量越大，C中电场能越大（板间场强越大、两板间电压越高、磁通量变化率越大）。 5．LC振荡过程的阶段分析和特殊状态（） 如图中所示，在O、t2．t4时刻，线圈中振荡电流i为0，磁场能最小，而电容器极板间电压u恰好达到最大值，电场能最多，在t1．t3时刻则正相反，振荡电流、磁场能均达到最大值，而电压为0，电场能最少。在O→t1和t2→t3阶段，电流增强，磁场能增多，而电压降低，电场能减小，这是电 ... ...
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