Question

关于电磁波的物理题

有一装置如下图所示，整个装置处于真空中，从阴极K发射出的电子通过第Ⅰ区域，从阳极小孔M射出进入由金属管构成的第Ⅱ区域，离开金属管后进入有一均匀磁场的第Ⅲ区域，磁场方向垂直于纸面向里，电子会发射电磁波的区域是( )

A.只在第Ⅰ区域 B.只在第Ⅱ区域
C.只在第Ⅲ区域 D.只在第Ⅰ、Ⅲ区域

图在这里http://gzwl.cooco.net.cn/testdetail/197835/

解析电子在Ⅰ区域做匀加速运动，在Ⅱ区域做匀速直线运动，在Ⅲ区域做匀速圆周运动，即变加速运动，所以运动的电子在Ⅰ、Ⅲ区域产生非均匀变化的电场和磁场，故电子在Ⅰ、Ⅲ区域内会发射电磁波.所以D正确

我要问（1）为什么在Ⅰ区域做匀加速运动？
（2）为什么运动的电子在Ⅰ、Ⅲ区域产生非均匀变化的电场和磁场？
（3）能产生电磁波的电场是一定要周期性变化还是只要非均匀变化就可以了？？
（4）但如果是非均匀变化电场是不是一定能产生电磁波？
能不能给我举个非均匀变化电场不一定能产生电磁波的例子

Answer 1

(1)因为电子在Ⅰ区域内受到由阳极指向阴极的电场作用，做加速运动。
(2)第Ⅰ区域的电场并非是匀强电场，所以电子所作的加速不是匀加速的，是变加速的运动。所以它产生非均匀变化的磁场。同样第Ⅲ区域内做匀速圆周运动，即变加速运动，所以运动的电子在Ⅰ、Ⅲ区域产生非均匀变化的电场和磁场，故电子在Ⅰ、Ⅲ区域内会发射电磁波。
(3)能产生电磁波的电场,只要非均匀变化就可以了。
麦克斯韦方程组是英国物理学家麦克斯韦在19世纪建立的描述电场与磁场的四个基本方程。在麦克斯韦方程组中，电场和磁场已经成为一个不可分割的整体。该方程组系统而完整地概括了电磁场的基本规律，并预言了电磁波的存在。麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流假说的核心思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场，变化的电场可以激发涡旋磁场；电场和磁场不是彼此孤立的，它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。麦克斯韦进一步将电场和磁场的所有规律综合起来，建立了完整的电磁场理论体系。
(4)如果是非均匀变化电场，一定能产生电磁波。

追问

首先谢谢你
（1）为什么变加速运动的电子能产生非均匀变化的电场和磁场？
（2）我有一个例子怎么解释，或者我这个例子是错的：
首先电场非均匀变化，而变化率是均匀变化的，导致产生的磁场均匀变化，然后再产生的电场恒定，于是产生不了电磁波了

Answer 2

麦克斯韦电磁场理论

变化的电场周围能产生磁场（但不一定是变化的磁场），
变化的磁场周围也能产生电场，但不一定是变化的电场）。
均匀变化电场产生磁场是稳定的，
均匀变化磁场产生电场是稳定的
而振荡电场是变化率变化的电场，她产生的磁场是同样频率的振荡磁场。

核心思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场，变 化的电场可以激发涡旋磁场；电场和磁场不是彼此孤立的，它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。

（1）为什么在Ⅰ区域做匀加速运动？
（2）为什么运动的电子在Ⅰ、Ⅲ区域产生非均匀变化的电场和磁场？
这二问可以一并回答。
因为电子是在加速电场作用下作加速运动，作加速运动的电子就可等价于变化的电场
在Ⅲ区域做匀速圆周运动，即变加速运动，同样地它在周围空间产生的电场也是变化的。
非均匀变化是指它的变化率(变化快慢)不是恒定的。

（3）能产生电磁波的电场是一定要周期性变化还是只要非均匀变化就可以了？？
答
振荡电场是变化率变化的电场，她产生的磁场是同样频率的振荡磁场。注意：“同样频率”这里的频率是指产生电磁波的电场频率

第(4)问
如果是非均匀变化电场，一定能产生电磁波。

追问

我有一个例子怎么解释，或者我这个例子是错的：
首先电场非均匀变化，而变化率是均匀变化的，导致产生的磁场均匀变化，然后再产生的电场恒定，于是产生不了电磁波了

追答

首先电场非均匀变化，而变化率是均匀变化的===这个前提是相互矛盾的

追问

那能不能一定说：非均匀变化的电场一定一定一定可以产生电磁波

追答

第四问已经有明确回答

追问

你这么说就是错的啊，例如
E＝（4t^2－2t）N/C
虽然是非均匀变化的电场，但产生的磁场是均匀变化的，这个均匀变化的磁场再产生的电场是恒定的，此后不再产生磁场，即不能产生电磁波，是不是啊

追答

虽然是非均匀变化的电场，但产生的磁场是均匀变化的，是吗？？