【题目编号】MC2-0767
【题目】由场源（比如天线）产生的电场会形成位移电流，在其周边激起变化的磁场。该磁场又会在稍远处再次激起变化的电场。这个过程周而复始，形成传向远方的电磁波。关于电磁波的传播，以下描述正确的是：
【答案】AB（多选题）
[A]在一定场强下，频率越高，位移电流越强，场源辐射的能量也越多
[B]只有场源为某种开放系统，变化的电磁场才能向远方传播开来
[C]在一定能量下，频率越高，位移电流越强，场源辐射的场强也越强
[D]只有场源为某种封闭系统，变化的电磁场才能在同一时空中传播开来
考点速览
本题考电磁波辐射的两个基本条件：位移电流与频率的关系，以及开放系统与封闭系统在辐射上的本质区别。位移电流是麦克斯韦方程组里把时变电场"续接"成磁场的枢纽，频率越高、场强越大，位移电流越强，辐射能力越强。而只有开放系统（如张开的天线）才能把变化的电磁场辐射到远方，封闭系统（如完全屏蔽的谐振回路）只能把能量困在内部。
原理与依据
位移电流（displacement current）是麦克斯韦引入的关键概念。电场随时间变化时，电位移矢量 D 也变化，其变化率 ∂D/∂t 等价于一种"电流"，即位移电流密度 Jd = ∂D/∂t。麦克斯韦把这一项加进安培定律，得到安培—麦克斯韦定律：磁场既由传导电流激发，也由变化的电场（位移电流）激发。正是这一修正，让电场和磁场在时间上交替激发、在空间上逐点向外推进，电磁波才在理论上成立。对正弦时变场 E = E0 sin(ωt)，∂D/∂t = ε ∂E/∂t = ε ω E0 cos(ωt)，幅度正比于 ω = 2πf。所以当场强幅度一定时，频率越高，位移电流越强。位移电流和传导电流一样，能在其周围激起磁场，这正是时变电场"续接"成磁场的根本机制。
再看辐射强弱。电磁波辐射功率与频率密切相关。以短电偶极子为例，其辐射电阻 R_rad 正比于 (l/λ)²，即正比于 f²，辐射功率 P = I² R_rad 也正比于 f²。所以一定场强下，频率越高，场源辐射的能量越多。这就是选项 A 的含义：前提是"一定场强"（场源强度、电流幅度固定），结论是频率越高位移电流越强、辐射能量越多。能量向外的流动可以用坡印廷矢量（Poynting vector）S = E × H 描述，它的方向就是能量流动方向，大小等于单位面积流过的功率，辐射的本质就是坡印廷矢量指向远方。
开放系统与封闭系统的问题要回到"辐射需要什么"。辐射的本质是变化的电磁场挣脱场源的束缚、以电磁波形式把能量送出去。LC 谐振回路若完全封闭在金属屏蔽盒里，电场被限制在电容极板间、磁场被限制在线圈周围，能量在电场和磁场之间来回交换却透不出去，几乎没有辐射。只有把电容极板张开成天线、让电场和磁场暴露到自由空间里形成开放结构，变化的电磁场才能持续向外传播。所以"开放系统才能辐射"是天线理论的基本前提，选项 B 正确。
逐项辨析
选项 A 正确。一定场强下频率越高位移电流越强、辐射能量越多。位移电流密度 Jd = ∂D/∂t 正比于频率，辐射功率正比于频率的平方。
选项 B 正确。只有开放系统（场源结构对自由空间开放）才能让变化的电磁场向远方传播，这是天线能辐射、屏蔽盒不能辐射的原因。
选项 C 错误。它把前提偷换成了"一定能量"，结论也变了味。位移电流取决于场强和频率的乘积（Jd 正比于 ωE），不是由"能量"单独决定；而且"频率越高辐射的场强越强"需要"电流幅度一定"才成立，与"一定能量"自相矛盾。这个选项在前提与结论的因果链上都不成立。
选项 D 错误。它把"开放系统"说成了"封闭系统"，恰好与正确结论相反。封闭系统把电磁场束缚在内部，恰恰无法向远方传播。
易混淆点
两个概念要分清：一是位移电流的强度由"频率 × 场强"共同决定，单说频率或单说场强都不完整；二是"开放"与"封闭"是能否辐射的分水岭，而不是"封闭才能传播"。另一个易混点是辐射功率与频率的关系：电流幅度一定时辐射功率正比于 f²，这是平方关系，不是线性，记住"频率翻倍、辐射功率翻四倍"的数量级。还要注意位移电流不是真实电荷的流动，它是时变电场的等价描述，但同样能激发磁场，这是麦克斯韦修正安培定律的核心。
应试要点
抓住两个"对"：一定场强下频率越高、位移电流越强、辐射能量越多（对）；开放系统才能辐射、封闭系统不能（对）。两个"错"都出在偷换前提或说反结论：把"场强"换成"能量"、把"开放"换成"封闭"即可识别。位移电流 Jd = ∂D/∂t 正比于 ωE，辐射功率正比于 f²，这两条数量级关系是硬判据。
