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,
所以磁场能减小,电流也减小。
二.电磁场、电磁波
1.麦克斯韦电磁场理论的要点:
(1)变化的磁(电)场将产生电(磁)场。
(2)变化的磁(电)场所产生的电(磁)场取决于磁(电)场的变化率。具体地说,均匀变化的磁(电)场将产生恒定的电(磁)场,非均匀变化的磁(电)场将产生变化的电(磁)场,周期性变化的磁(电)场将产生周期相同的周期性变化的电(磁)场。
(3)变化的磁场和变化的电场互相联系着,形成一个不可分离的统一体——电磁场。
变化的电场,其周围产生磁场,变化的磁场其周围产生电场.
注意:均匀变化的电场(或磁场)其周围产生稳定的磁场(或电场).
2.电磁场:变化的电场磁场形成一个不可分割的统一体叫电磁场.
3.电磁波:变化的电场和变化的磁场交替产生,由近及远地向周围传播,形成了电磁波
①电磁波是怎样产生的:
如果在空间某处发生了周期性变化的电场,就会在空间引起周期性变化的磁场,这个周期性变化的磁场又会在较远的空间引起新的周期性变化的电场,新的周期性变化的电场又会在更远的空间引起新的周期性变化的磁场……这样,电磁场就由近及远向周围空间传播开去,形成了电磁波。
②电磁波的特点:
a.电磁波的传播不需要介质,但可以在介质中传播。
b.电磁波是横波。E与B的方向彼此垂直,而且都跟波的传播方向垂直,因此电磁波是横波。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。
c.电磁波的波速等于光速,实际上,光就是特定频率范围内的电磁波。
电磁波的波长、频率、波速三者之间的关系是:λ=C/f。 此式为真空中传播的电磁波各物理量之间的关系式。
d.场是能量贮存的场所,电磁波贮存电磁能.
e.赫兹用实验证明了电磁波的存在,还测定了电磁波的波长和频率,得到了电磁波的传播速度.
注意:⑴要深刻理解和应用麦克斯韦电磁场理论的两大支柱:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。可以证明:振荡电场产生同频率的振荡磁场;振荡磁场产生同频率的振荡电场。
⑵按照麦克斯韦的电磁场理论,变化的电场和磁场总是相互联系的,形成一个不可分离的统一的场,这就是电磁场。电场和磁场只是这个统一的电磁场的两种具体表现。
4.无线电波的发射和接收
无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波。 无线电波的波长从几毫米到几十千米。 根据波长(或频率),通常将无线电波分成几个波段,每个波段的无线电波分别有不同的用途。
⑴无线电波的发射:
无线电波的发射必须采用开放电路,如图⑴所示,开放电路由振荡器、互感线圈、天线、地线等几部分组成。
说明:有效地发射电磁波的条件是:①频率足够高(单位时间内辐射出的能量P∝f 4);②形成开放电路(把电场和磁场分散到尽可能大的空间离里去)。
在发射用于通信等无线电波时,必须让电磁波随各种信号而改变,这一过程叫调制。 使高频振荡的振幅随信号而改变叫做调幅,使高频振荡的频率随信号而改变叫做调频。
⑵无线电波的接收:
无线电波的接收必须采用调谐电路,如图⑵所示,调谐电路由可变电容器、电感线圈、天线、地线等几部分组成。
当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时,接收电路产生的振荡电流最强,这种现象叫电谐振。使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。另外,要还原为原始的信号,还必须有检波等解调过程。
5.电视和雷达
⑴电视:
在电视的发射端,用摄像管将光信号转换为电信号,利用电信号对高频振荡进行调制然后通过天线把带有信号的电磁波发射出去; 在电视的接收端,通过调谐、检波、解调等过程将电信号送到显像管,再由显像管将电信号还原成图象。
⑵雷达:
雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备,是利用电磁波遇到障碍物后发生反射的现象工作的。
例4.关于电磁场的理论,下列说法中正确的是( BD )
A.变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B.变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的
C.均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的
D.振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场
解析:麦克斯韦电磁理论指出,如果电场的变化是均匀的,产生的磁场是稳定的;如果电场的变化是不均匀的,产生的磁场是变化的;振荡电路是按正弦(或余弦)规律变化的,它产生的磁场也按正弦(或余弦)规律变化.
说明:变化电场有均匀变化和非均匀变化两种,其产生的磁场就有稳定和变化之分.新产生的场在某一时刻的大小取决于原来的场在这一时刻的变化率.均匀变化的场,其变化率是一个定值,故新产生的场就是一个稳定场.
例5.LC振荡电路中线圈的电感为2×10-6Hz,欲使它发射出长波长为15 m的电磁波,电容器的电容应多大?
解析:电磁波在真空(或空气)中传播时,不论其频率大小如何,速度均为C(C=3.00×108m/s),且波长和频率成反比关系,由此求得频率.然后由LC振荡电路的频率公式,即可求得电容C的大小. 因为C=λf,所以f=c/λ=2×107Hz。
又f=1/2π 得C=1/4π2Lf2=3.1×10-11F=31 pF
例6.. 一台收音机,把它的调谐电路中的可变电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,应该______(增大还是减小)电感线圈的匝数。
分析: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,L、C越小,f越大。当调节C达不到目的时,肯定是L太大,所以应减小L,因此要减小匝数。
例7. 某防空雷达发射的电磁波频率为f=3×103MHZ,屏幕上尖形波显示,从发射到接受经历时间Δt=0.4ms,那么被监视的目标到雷达的距离为______km。该雷达发出的电磁波的波长为______m。
分析:由s= cΔt=1.2×105m,这是电磁波往返的路程,所以目标到雷达的距离为s /2=0.6×105m=60km;由c=fλ可得λ= 0.1m
例8. 电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场来加速电子
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