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人教版高中物理选择性必修二电磁振荡与电磁波电磁振荡电磁场与电磁波
目录
电磁振荡基本概念与原理
电磁波基本概念与性质
电磁场理论与应用
电磁波发射、接收和调制技术
目录
电磁波在日常生活和工业生产中应用
实验：观察和研究电磁振荡和电磁波现象
电磁振荡基本概念与原理
电磁振荡是指电场和磁场在空间中周期性变化的现象。
电磁振荡的产生需要满足两个条件，一是存在变化的电场或磁场，二是空间中存在能够储存电磁能的元件，如电感线圈和电容器等。
产生条件
电磁振荡定义
LC振荡回路结构
LC振荡回路是由电感线圈L和电容器C组成的闭合回路。
工作原理
当电容器充电后，将电容器与电感线圈连接，电容器开始放电，放电电流在线圈中产生磁场，磁场能又转化为电场能，如此周期性变化，形成电磁振荡。
阻尼振荡是指振荡过程中振幅逐渐减小的振荡。在阻尼振荡中，振荡系统的能量不断耗散，振幅逐渐减小，最终停止振荡。
阻尼振荡
无阻尼振荡是指振荡过程中振幅保持不变的振荡。在无阻尼振荡中，振荡系统的能量保持恒定，振幅保持不变，振荡持续进行。
无阻尼振荡
在电磁振荡过程中，电场能和磁场能不断相互转化。当电场能增加时，磁场能减少；当磁场能增加时，电场能减少。这种转化是周期性的，使得电磁振荡能够持续进行。
电场能与磁场能转化
在电磁振荡过程中，虽然电场能和磁场能不断相互转化，但总能量保持不变，即能量守恒。这意味着在电磁振荡过程中，没有能量的损失或增加，只是能量的形式发生了变化。
能量守恒
电磁波基本概念与性质
电磁波定义
电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效地传递能量。
产生方式
电磁波的产生方式主要有三种，即天然辐射、人工辐射以及传播辐射。天然辐射源包括太阳、恒星等天体；人工辐射源包括各种无线电发射设备、医疗设备等；传播辐射则是电磁波在空间中传播时产生的辐射。
电磁波谱
电磁波谱是指按波长或频率顺序排列的电磁波系列，包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。
要点一
要点二
各波段特性
不同波段的电磁波具有不同的特性。例如，无线电波具有较长的波长和较低的频率，能够穿透建筑物和障碍物；红外线具有热效应，能够被物体吸收并转化为热能；可见光是我们日常生活中最常见的电磁波，能够被眼睛直接感知；紫外线具有较高的能量，能够杀菌消毒；X射线和伽马射线则具有极强的穿透力，能够用于医疗诊断和治疗。
电磁波在真空中的传播速度最快，约为3×10^8米/秒。在其他介质中，由于介质对电磁波的阻碍作用，其传播速度会减慢。
传播速度
不同介质对电磁波的传播速度和方向有不同的影响。例如，在真空中，电磁波沿直线传播；而在大气中，由于空气分子的散射作用，电磁波会发生折射和反射现象。此外，介质的密度、温度和压力等因素也会对电磁波的传播产生影响。
介质关系
电磁场理论与应用
是描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系的一组偏微分方程。
麦克斯韦方程组
方程组的构成
物理意义
包括高斯定律、高斯磁定律、麦克斯韦-安培定律和法拉第感应定律。
揭示了电磁现象的基本规律，为电磁学的发展奠定了基础。
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电场和磁场都随时间变化，能够产生电磁波。
时变电磁场
电场和磁场不随时间变化，不存在电磁波的传播。
静态电磁场
时变电磁场具有动态特性，能够传递能量和信息；而静态电磁场则相对稳定，不具有传播特性。
区别
利用电磁波在空气中的传播，实现远距离通信，如手机通信、卫星通信等。
无线通信
利用电磁波在导线中的传播，实现近距离高速数据传输，如光纤通信、同轴电缆通信等。
有线通信
随着电磁场理论的不断完善和通信技术的不断进步，未来通信技术将更加高效、智能和可靠。
通信技术发展
电磁波发射、接收和调制技术
振荡器
调制器
放大器
天线
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产生高频振荡信号，是发射机的核心部件。
将低频信号加载到高频振荡信号上，形成已调波。
对已调波进行放大，提高其辐射功率。
将已调波辐射到空中，形成电磁波。
调频（FM）
使载波的频率随调制信号的变化而变化。
调幅（AM）
使载波的振幅随调制信号的变化而变化。
调相（PM）
使载波的相位随调制信号的变化而变化。
包络检波
从已调波的包络中检出低频信号。
同步检波
利用与发射端相同的载波进行相干解调，提取出低频信号。
电磁波在日常生活和工业生产中应用
手机、广播等无线通信系统利用电磁波传输声音、图像等信息，实现远距离通信。
电磁波传输信息
不同频率的电磁波用于不同的通信目的，如长波、中波和短波用于广播，微波用于移动通信等。
频率分配与利用
在通信过程中，信息被加载到电磁波上，通过调制技术将低频信号转换为高频信号进行传输，接收端再通过解调技术还原出原始信息。
信号调制与解调
雷达测距
雷达
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