沪科版选修3－4 3.2 电磁波的发现 课件（34张）.ppt

3 2电磁波的发现 一 电磁波预言的实现 赫兹实验赫兹首先在实验中发现了 用事实证明了 理论的正确性 二 电磁振荡1 电磁振荡的产生 1 振荡电流和振荡电路 振荡电流 大小和方向都做 迅速变化的电流 振荡电路 产生 的电路 lc振荡电路 由 和 组成 是最简单的振荡电路 电磁波 麦克斯韦电磁场 周期性 振荡电流 线圈l 电容器c 2 电磁振荡的产生 如图所示 电容器充电完毕后 将开关s掷向b 这一瞬间 电容器开始放电 电路中没有电流 此时电容器里 最强 电路里的能量全部以 的形式储存在电容器的电场中 电场 电场能 电容器开始放电后 由于线圈的自感作用 放电电流由零逐渐增大 此过程中 电容器极板上的 逐渐减小 电容器里的电场逐渐减弱 线圈的磁场逐渐增强 电场能逐渐转化为 振荡电流逐渐增大 直到放电完毕 电流达到最大 电荷 磁场能 电容器放电完毕时 由于线圈的 作用 电流保持原来的方向逐渐减小 电容器将进行反向充电 此过程中 线圈的 逐渐减弱 电容器里的电场逐渐增强 磁场能逐渐转化为电场能 振荡电流逐渐减小 直到充电完毕 电流减小为零 自感 磁场 2 电磁振荡的周期和频率 1 周期 电磁振荡完成 需要的时间 2 频率 1s内完成的周期性变化的 3 说明 如果没有能量损失 也不受其他外界影响 这时的周期和频率叫振荡电路的 和 简称振荡电路的周期和频率 一次周期性变化 次数 固有周期 固有频率 3 lc电路的周期 频率 的决定因素电容越大 线圈的自感系数越大时 电容器充 放电的时间越长 lc电路振荡的周期就越大 理论分析表明 lc电路的周期t与自感系数l 电容c的关系式是 所以其振荡的频率 可见 用可变电容器或可变电感线圈组成电路 就可以根据需要改变振荡电路的周期和频率 三 电磁波的发射如图所示是发射无线电波的装置 虚线框内是发射无线电波的 电路 其中 是 是 振荡器产生的高频振荡电流通过l2与l1的 作用 使l1中产生同频率的高频振荡电流 在虚线框内电路中激发出无线电波 向周围空间发射 开放 天线 地线 互感 能量 核心要点突破 一 电磁振荡过程分析已充电的电容器刚要放电的瞬间 电路里没有电流 电容器两极板上的电荷量最多 此时电场能最强 磁场能最弱 电容器开始放电后 由于线圈的自感作用 放电电流不能立刻达到最大值 而是由零逐渐增大 同时电容器极板上的电压逐渐减少 到放电完毕的瞬间 电容器极板上没有电荷 放电电流达到最大值 在这个过程中 电容器里的电场能逐渐减弱 磁场能逐渐增强 到放电完毕的瞬间 电场能全部转化为磁场能 在电磁振荡过程中 电容器极板上的电荷量 电路中的电流 电容器里的电场强度 线圈里的磁感应强度都随时间做周期性变化 电场能与磁场能发生周期性的相互转化 如图3 2 3所示 图3 2 3 二 lc振荡电路一个周期内的几个特别状态 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 lc振荡电路中 通过p点的电流变化规律如图所示 现规定过p点向右的电流为正 则 a 0 5s至1s时间内 电容器充电b 0 5s至1s时间内 电容器上极板带的是正电c 1s至1 5s时间内 磁场能正在转化为电场能d 1s至1 5s时间内 q点的电势比p点的电势高 解析 选ad 由振荡电路的图像可知 在0 5s至1s时间内 电流为正方向 且电流值正在减小 所以依题规定的电流正方向知 在0 5s 1s的时间内 lc回路中的电流是顺时针的 而且电容器c正在充电 由充电电流是由电容器c的负极板流出 流向正极板可知 在0 5s 1s的时间内电容器c的上极板带负电 下极板带正电 选项a正确 b错误 再由lc振荡电路图像知 在1s至1 5s时间 内 电流为负电流 且电流的值正在增大 由题所规定的电流正方向知 此时间内lc回路中的电流是逆时针的 即由q点经电感l流向p点 所以q点电势比p点高 而且由于电流值正在增大 所以电场能正在转化为磁场能 选项c错误 选项d正确 故选a d 四 电磁波与机械波的比较 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 电磁波与机械波相比较有 a 电磁波传播不需要介质 机械波传播需要介质b 电磁波在任何介质中传播速率都相同 机械波在同一介质中传播速率都相同c 电磁波与机械波都不能产生干涉d 电磁波与机械波都能产生衍射 解析 选ad 电磁波与机械波都具有波的共性 都可以发生反射 折射 干涉 衍射等现象 但它们的性质是不同的 产生的方法也不一样 机械波是振动在介质中的传播过程 没有介质是不可能产生机械波的 但电磁波可以不需要介质 且在真空中传播的速度都是光速 在介质中机械波的波速由介质的性质决定 与频率无关 而电磁波在介质中的波速却和频率有关 两种波由一种介质进入另一种介质频率是不变的 故正确答案为a d 课堂互动讲练 lc振荡电路中电容器两极板上的电压u随时间t变化的图像如图所示 由图可知 a 在t1时刻 电路中的磁场能最小b 从t1到t2 电路中的电流不断变小c 从t2到t3 电容器极板上的带电荷量增多d 在t4时刻 电容器中的电场能最小 精讲精析 电磁振荡中 随振荡电流i同步变化的有磁感应强度b和磁场能 随电容器上电荷量q同步变化的有板间电压u 场强e和电场能 当其中一组量变大时 另一组量变小 在t1时刻 电容器两端的电压最大 电场能最大 磁场最小 故a正确 从t1到t2 电容器两端的电压减小 电容器极板上带电荷量减小 因此电路中电流增大 故b错误 从t2到t3 电容器两端电压增大 因此带电荷量增加 故c正确 在t4时刻 电容器上电压为零 场强也为零 电场能最小 故d正确 答案 acd 方法总结 由于欧姆定律形成的思维定势 b选项中从t1到t2 电路中电压变小 误判电流也变小 注意lc电路与纯电阻电路的区别 在同一电阻上 u变大 i也变大 在lc电路上 u变大 i反而变小 变式训练1某时刻lc振荡电路的状态如图所示 则此时刻 a 振荡电流i在减小b 振荡电流i在增大c 电场能正在向磁场能变化d 磁场能正在向电场能变化 解析 选ad 由图中 上极板带正电荷 下极板带负电荷及电流的方向可判断出正电荷在向正极板聚集 说明电容器极板上电荷在增加 电容器正在充电 电容器充电的过程中电流减小 磁场能向电场能转化 正确选项为a d 在lc振荡电路中 线圈的自感系数l 2 5mh 电容c 4 f 1 该回路的周期多大 2 设t 0时 电容器