一、电磁波的发现

,第十四章电磁波,第一节电磁波的发现第二节电磁振荡,第十四章电磁波,学习目标1.了解电磁波发现的过程，麦克斯韦电磁场理论的基本思想2知道电磁波的形成及电磁波的基本特点3知道振荡电流、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知道LC振荡电路中的能量转化情况，了解电磁振荡的周期与频率，会求LC电路的周期与频率,第十四章电磁波,一、伟大的预言1麦克斯韦电磁场理论英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象成果的基础上，建立了完整的电磁场理论可定性表述为：_的磁场产生电场，_的电场产生磁场2麦克斯韦对电磁波的预言(电磁波的产生)如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场于是，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，形成了_,变化,变化,电磁波,想一想1.变化的电场产生怎样的磁场？提示：均匀变化的电场能产生恒定的磁场，周期性变化的电场能产生周期性变化的磁场.,二、电磁波1电磁波中的电场强度与磁感应强度互相_，而且二者均与波的传播方向_，因此电磁波是_2电磁波的速度_光速，光的本质是_,垂直,垂直,横波,等于,电磁波,三、赫兹的电火花1_利用如图的实验装置，证实了电磁波的存在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速度，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论,赫兹,四、电磁振荡的产生1振荡电流和振荡电路(1)振荡电流：大小和_都做周期性迅速变化的电流(2)振荡电路：产生_的电路最简单的振荡电路为LC振荡电路,方向,振荡电流,2电磁振荡的过程放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐_，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_能，振荡电流逐渐增大，放电完毕，电流达到最大，电场能全部转化为磁场能充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流保持原来的方向逐渐减小，电容器将进行_，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为_能，振荡电流逐渐减小，充电完毕，电流减小为零，磁场能全部转化为电场能此后，这样充电和放电的过程反复进行下去,减少,磁场,反向充电,电场,3电磁振荡的实质在电磁振荡过程中，电容器极板上的电荷量、电路中的电流、与振荡电流相联系的电场和磁场都在周期性的变化，电场能和磁场能发生周期性的_,转化,想一想2.在LC回路中为什么放电完毕时，电流反而最大？提示：开始放电时，由于线圈的自感作用，放电电流不是突然变大，而是逐渐增大，随着线圈的阻碍作用减弱，放电电流逐渐增大.当放电完毕时，线圈的自感作用最弱，电流达到最大.,五、电磁振荡的周期和频率1周期T：电磁振荡完成一次_需要的时间2频率f：1s内完成的周期性变化的_,周期性变化,次数,判一判3.(1)振荡电流的大小和方向均不断变化()(2)电磁振荡的固有周期与电流的变化有关()提示：(1)(2),对麦克斯韦电磁场理论的理解,均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场,均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场,不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场,不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场,振荡电场产生同频率的振荡磁场,振荡磁场产生同频率的振荡电场,关于电磁场理论，下列说法中正确的是()A在电场的周围空间一定产生磁场B任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场C均匀变化的电场周围空间产生变化的磁场D周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场思路探究(1)均匀变化的磁场产生怎样的电场？(2)周期性变化的电场产生怎样的磁场？,D,解析由麦克斯韦电磁场基本理论知：不变化的电场周围不产生磁场，变化的电场周围一定产生磁场，产生的磁场性质是由电场的变化情况决定的，均匀变化的电场产生稳定的磁场，不均匀变化的电场产生变化的磁场，周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场，反之亦然，故选项D正确规律总结麦克斯韦的电磁场理论关键是理解掌握四个关键词：“恒定的”、“均匀变化的”、“非均匀变化的”、“周期性变化的”，这些都是对时间来说的，是时间的函数,电磁波与机械波的比较,电磁现象,力学现象,电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化,位移随时间和空间做周期性变化,传播无需介质，在真空中波速总等于光速c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关,传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关,由电磁振荡(周期性变化的电流)激发,由(波源)质点的振动产生,是,可以是,否,可以是,满足干涉条件时均能发生干涉现象,满足衍射条件时均能发生明显衍射,特别提醒：不论是机械波还是电磁波，从一种介质传到另一种介质，频率都不变，vf也都适用,ABC,解析因电磁波可以在真空中传播，而声波属于机械波，它的传播需要介质，在真空中不能传播，故A正确电磁波在空气中的传播速度大于在水中的传播速度，在真空中的传播速度最大；声波在气体、液体、固体中的传播速度依次增大，故B正确无论是电磁波还是声波，从一种介质进入另一种介质时频率都不变，所以由波长v/f及它们在不同介质中的传播速度可知，由空气进入水中时，电磁波的波长变短，声波的波长变长，故C正确电磁波在介质中的速度，与介质有关，也与频率有关，在同一种介质中，频率越大，波速越小，所以选项D错误,名师点评电磁波是电磁现象，声波是机械波，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，如声波的传播依赖于介质的存在，但电磁波的传播则不需要介质,1电磁振荡中电流i、极板间的电压u、极板上的电量q、电场能和磁场能之间的对应关系，如图所示,振荡过程中各量的对应变化关系,特别提醒：电磁振荡过程中，磁场能和电流i对应，电场能与电量q对应，在等幅振荡中，磁场能和电场能的总量保持不变,右图中画出一个LC振荡电路中的电流变化图线，根据图线可判断()At1时刻电感线圈两端电压最大Bt2时刻电容器两极间电压为零Ct1时刻电路中只有电场能Dt1时刻电容器带电荷量为零思路探究(1)由it图象中i变化关系能得出怎样的qt图象？(2)电感线圈两端电压可以由q、i中哪个物理量决定？(3)电场能由q、i中哪个物理量决定？,D,解析由图象知，计时开始时，电容器两极板带电荷量最大，电流为零，电容器放电开始，根据电流随时间的变化规律，可以在图中画出qt图象(在图中用虚线表示)由图象分析可知：t1时刻，电容器上电荷量为零，电势差为零，电场能为零，故D正确，A、C皆错误；t2时刻电容器电荷量q最大，两板间电势差最大，B错误名师归纳分析it图象时，画出对应的qt图象，并注意到i与B、EB(磁场能)变化规律一致，q与E、E电(电场能)、U变化规律一致，可起到事半功倍的效果,电磁振荡的周期和频率,1固有周期和频率若振荡过程中无能量损失，也不受其他影响，此时的周期和频率叫做固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率,一个智能玩具的声控开关与LC电路中电流有关，如图所示为该玩具内的LC振荡电路部分，已知线圈自感系数L0.25H，电容器电容C4F，在电容器开始放电时(取t0)，这时上极板带正电，下极板带负电，当t2.0103s时，求：(1)电容器的上极板带何种电荷？(2)电路中电流的方向如何？