高中物理 第十四章 电磁波 第1节 电磁波的发现 第2节 电磁振荡课件 新人教版选修34.ppt

第十四章 第1 2节 新知预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 随堂检测归纳小结 课下作业综合提升 要点一 要点二 要点三 1 了解麦克斯韦电磁场理论的基础内容以及在物理学发展史上的物理意义 2 了解电磁波的基本特点及其发展过程 通过电磁波体会电磁场的物理性质 3 理解振荡电流 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 1 伟大的预言 1 变化的磁场产生电场 实验基础 如图14 1 1所示 在变化的磁场中放一个闭合电路 电路里就会产生 感应电流 图14 1 1 图14 1 2 麦克斯韦对该问题的见解 电路里有产生 一定是变化的产生了电场 自由电荷在电场的作用下发生了定向移动 该现象的实质 变化的产生了电场 2 变化的电场产生磁场 麦克斯韦大胆地假设 既然变化的磁场能产生电场 变化的电场也会在空间产生 感应电流 磁场 磁场 磁场 2 电磁波 1 电磁波的产生 如果空间某区域存在不均匀变化的电场 那么它就会在空间引起不均匀变化的 这一不均匀变化的磁场又引起不均匀变化的 于是变化的电场和变化的磁场交替产生 由近及远向周围传播 形成 2 电磁波是横波 根据麦克斯韦的电磁场理论 电磁波中的电场强度和磁感应强度互相 而且二者均与波的传播方向 因此电磁波是波 3 电磁波的速度 麦克斯韦指出了光的电磁本质 他预言电磁波的速度等于 磁场 电场 电磁波 垂直 垂直 横 光速 3 赫兹的实验 1 赫兹利用如图14 1 3的实验装置 证实了的存在 电磁波 图14 1 3 2 赫兹的其他实验成果 赫兹通过一系列的实验 观察到了电磁波的反射 折射 干涉 衍射和偏振现象 并通过测量证明 电磁波在真空中具有与光相同的 证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 速度 4 电磁振荡的产生 1 振荡电流 大小和方向都做迅速变化的电流 2 振荡电路 能产生的电路 3 振荡过程 如图14 1 4所示 将开关s掷向1 先给电容器充电 再将开关掷向2 从此时起 电容器要对线圈放电 周期性 振荡电流 放电过程 由于线圈的作用 放电电流不能立刻达到最大值 由零逐渐增大 同时电容器极板上的电荷逐渐 放电完毕时 电容器极板上的电荷为零 放电电流达到 该过程电容器储存的转化为线圈的 图14 1 4 自感 减少 最大值 电场能 磁场能 充电过程 电容器放电完毕 由于线圈的作用 电流并不会立刻消失 而要保持原来的方向继续流动 并逐渐减小 电容器开始 极板上的电荷逐渐 当电流减小到零时 充电结束 极板上的电荷量达到 该过程线圈中的又转化为电容器的 此后电容器再放电 再充电 周而复始 于是电路中就有了周期性变化的振荡电流 实际的lc振荡是阻尼振荡 电路中有电阻 振荡电流通过时会有产生 另外还会有一部分能量以的形式辐射出去 如果要实现等幅振荡 必须有能量补充到电路中 自感 充电 增加 最大值 磁场能 电场能 热量 电磁波 周期性变化 周期性变化 固有 固有 1 某电路的电场随时间变化的图像如图14 1 5所示 能产生磁场的电场是 图14 1 5 解析 题图a中电场不随时间变化 不产生磁场 题图b和题图c中电场都随时间做均匀变化 能产生稳定的磁场 题图d中电场随时间做不均匀的变化 能在周围空间产生变化的磁场 答案 bcd 2 关于电磁场和电磁波 下列叙述中正确的是 a 恒定的电场能够产生电磁波b 电磁波的传播需要介质c 电磁波从一种介质进入另一种介质 频率不变d 电磁波在传播过程中也传递了能量解析 由麦克斯韦电磁理论可知 只有非均匀变化的电场 磁场能产生电磁波 a错 电磁波的传播不需要介质 b错 电磁波与机械波一样 在传播过程中频率不变 c正确 电磁波传播电磁振荡的运动形式和能量 d对 答案 cd 答案 d 4 图14 1 6中画出了一个lc振荡电路中的电流变化图线 根据图线可判断 a t1时刻电感线圈两端电压最大b t2时刻电容器两极间电压为零c t1时刻电路中只有电场能d t1时刻电容器带电荷量为零 图14 1 6 解析 由题图知 t1时刻电流最大 磁场最强 磁场能最大 根据电磁振荡的规律 此时电场能应最小 电场最弱 电容器极板上电荷量最小 此时电容器的电荷量为0 选项c错误 d正确 此时因电流最大 变化率是0 自感电动势为0 电感线圈两端电压最小 a错误 t2时刻电流最小 电场能最大 电容器两极间的电压最大 b错误 答案 d 1 对麦克斯韦电磁场理论的理解 2 对电磁场的理解 1 电磁场的产生 如果在空间某区域有周期性变化的电场 那么这个变化的电场在它周围空间产生周期性变化的磁场 这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场 变化的电场和磁场相互联系 形成了不可分割的统一体 这就是电磁场 2 电磁场与静电场 静磁场的比较 三者可以在某空间混合存在 但由静电场和静磁场混合的空间不属于电磁场 电磁场是电场 磁场相互激发 相互耦连形成的统一体 电磁场由近及远传播 形成电磁波 如图14 1 7所示 图14 1 7 名师点睛 1 变化的磁场周围产生电场 是一种普遍存在的现象 跟闭合电路是否存在无关 2 在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的 而静电场中的电场线是不闭合的 1 关于电磁场理论 下列说法正确的是 a 在电场周围一定产生磁场 变化的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 审题指导 要注意场是如何变化的 是均匀变化还是周期性变化 解析 根据麦克斯韦电磁场理论 只有变化的电场能产生磁场 均匀变化的电场产生稳定的磁场 非均匀变化的电场才产生变化的磁场 答案 d 1 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 而产生的电场或磁场如何变化与原磁场或电场的变化规律有关 2 洛伦兹力对运动电荷永不做功 但变化的磁场产生的感应电场可以对运动电荷做功 2 电磁波与机械波的区别 2 关于电磁波与声波的说法 下列正确的是 a 电磁波是电磁场由发生的区域向远处传播 声波是声源的震动向远处传播b 电磁波的传播不需要介质 声波的传播有时也不需要介质c 由空气进入水中传播时 电磁波的传播速度变小 声波传播速度变大d 由空气进入水中传播时 电磁波的波长不变 声波的波长变小 审题指导 解答本题应把握以下两点 1 电磁波本身是一种物质 机械波只是一种振动形式在介质中的传播 2 电磁波在真空中的传播速度最大 机械波在固体 液体 气体中的传播速度逐渐减小 但传播过程中它们的频率都不变 答案 ac 1 振动电流 极板带电荷量随时间的变化图像 图14 1 8 图14 1 9 2 lc电路中各量间的变化规律及对应关系 1 同步同变关系 在lc振荡电路发生电磁振荡的过程中 电容器上的物理量 电量q 板间电压u 电场强度e 电场能ee是同步同向变化的 即 q u e ee 或q u e ee 振荡线圈上的物理量 振荡电流i 磁感应强度b 磁场能eb也是同步同向变化的 即 i b eb 或i b eb 4 极值 图像的对应关系 如图14 1 10所示 i 0时 q最大 e最大 ee最大 e自 e自为自感电动势 最大 图14 1 10 3 lc振荡电路中 某时刻的磁场方向如图14 1 11所示 则 图14 1 11 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 则电场能正在减少 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 审题指导 解答本题首先根据电流的磁场方向和安培定则判断