新高中物理 第十四章 1电磁波的发现 电磁振荡课件 新人教版选修34.ppt

第十四章 电磁波 学案1电磁波的发现电磁振荡 目标定位 1 知道麦克斯韦电磁场理论及其在物理学发展史上的物理意义 2 了解电磁波的基本特点 发现过程及传播规律 3 了解振荡电流 振荡电路及lc电路的概念 了解lc回路中振荡电流的产生过程 4 了解电磁振荡的周期与频率 会求lc电路的周期与频率 知识探究 自我检测 一 电磁波的发现 问题设计 知识探究 如图1所示 当磁铁相对闭合线圈运动时 线圈中的电荷做定向移动 是因为受到什么力的作用 若把闭合线圈换成一个内壁光滑的绝缘环形管 管内有直径略小于环内径的带正电的小球 则磁铁运动过程中会有什么现象 小球受到的是什么力 以上现象说明什么问题 图1 答案电荷受到电场力的作用做定向移动 磁铁运动过程中 带电小球会做定向滚动 小球受到的仍然是电场力 空间磁场变化 就会产生电场 与有没有闭合线圈无关 要点提炼 1 麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点 1 变化的磁场产生实验基础 如图2所示 在变化的磁场中放一个闭合电路 电路里就会产生 麦克斯韦认为该现象的实质 变化的产生了电场 跟闭合电路是否存在无关 自由电荷在电场的作用下发生了定向移动从而形成电流 图2 感应电流 电场 磁场 2 变化的电场产生 如图3所示 图3 麦克斯韦大胆地假设 既然变化的磁场能够产生电场 那么变化的电场也会在空间产生 磁场 磁场 2 电磁波 1 电磁波的产生 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 2 电磁波是 3 电磁波在真空中的速度等于 3 电磁波和机械波的比较电磁波是电磁现象 机械波是力学现象 两者都具有波的特性 干涉 衍射等 但它们具有本质的不同 如机械波的传播依赖于介质 但电磁波的传播则不需要介质 电磁波 横波 光速 二 电磁振荡 1 lc振荡电路及其电流 电荷随时间变化的图象 如图4所示 图4 2 线圈中的磁感应强度b 磁通量 磁场能e磁与电流i的变化规律相同 电容器极板间的电压u 电场强度e 电场能e电 线圈自感电动势e线的变化规律与电荷量q的变化规律相同 3 lc电路的周期 频率公式 t f 典例精析 一 电磁场理论 例1关于电磁场理论 下列说法中正确的是 a 在电场周围一定产生磁场 磁场周围一定产生电场b 在变化的电场周围一定产生变化的磁场 变化的磁场周围一定产生变化的电场c 均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场d 周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 解析根据麦克斯韦的电磁场理论 只有变化的电场才产生磁场 均匀变化的电场产生恒定的磁场 非均匀变化的电场产生变化的磁场 答案d 二 电磁波 例2下列关于电磁波的叙述中 正确的是 a 电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播b 电磁波在任何介质中的传播速度均为3 108m sc 电磁波由真空进入介质传播时 波长将变短d 电磁波不能产生干涉 衍射现象 解析电磁波只有在真空中的传播速度才为3 108m s 在其他介质中的传播速度均小于3 108m s 当电磁波由真空进入介质传播时 频率不变 由v f知 波长变短 电磁波与其他波一样具有干涉 衍射等波的特性 故选a c 答案ac 三 电磁振荡的产生 例3lc振荡电路中 某时刻的磁场方向如图5所示 则 a 若磁场正在减弱 则电容器正在充电 电流由b向ab 若磁场正在减弱 则电场能正在增大 电容器上极板带负电c 若磁场正在增强 则电场能正在减小 电容器上极板带正电d 若磁场正在增强 则电容器正在充电 电流方向由a向b 图5 解析若磁场正在减弱 则电流在减小 是充电过程 根据安培定则可确定电流由b向a 电场能增大 上极板带负电 故选项a b正确 若磁场正在增强 则电流在增大 是放电过程 电场能正在减小 根据安培定则 可判断电流由b向a 上极板带正电 故选项c正确 d错误 答案abc 四 电磁振荡的周期和频率 例4在lc振荡电路中 可以使振荡频率增大一倍的方法是 a 自感系数l和电容c都增大一倍b 自感系数l增大一倍 电容c减小一半c 自感系数l减小一半 电容c增大一倍d 自感系数l和电容c都减小一半 解析根据lc振荡电路频率公式f 得 当l c都减小一半时 f增大一倍 故选项d正确 答案d 课堂要点小结 1 电磁场理论 根据麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场可以产生电场 当产生的电场的电场线如图6所示时 可能是 a 方向向上的磁场在增强b 方向向上的磁场在减弱c 方向向上的磁场先增强 然后反向减弱d 方向向上的磁场先减弱 然后反向增强 1 2 3 自我检测 图6 解析判断电场与磁场变化的关系仍可利用楞次定律 只不过是用电场线方向代替了电流方向 方向向上的磁场增强时 感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下 根据安培定则知感应电流方向如题图中电场线的方向所示 选项a正确 b错误 同理 当磁场反向即向下减弱时 也会得到如题图所示方向的电场 选项c正确 d错误 故选a c 答案ac 1 2 3 1 2 3 2 电磁振荡的周期和频率 在lc回路产生电磁振荡的过程中 下列说法正确的是 a 电容器放电完毕时 回路中磁场能最小b 回路中电流值最大时 磁场能最大c 电容器极板上电荷最多时 电场能最大d 回路中电流值最小时 电场能最小 1 2 3 解析电容器放电完毕时 q 0 i最大 磁场能最大 a错 b对 电流最小时 i 0 电容器极板上电荷q最多 极板间电场最强 电场能最大 c对 d错 答案bc 1 2 3 3 电磁振荡的周期和频率 要想增大lc振荡电路中产生的振荡电流的频率 可采用的方法是 a 增大电容器两极板的间距b 升高电容器的充电电压c 增加线圈的匝数d 在线圈中插入铁芯 1 2 3