2017-2018学年高中物理 第3章 电磁波 第1节 电磁波的产生教学案 鲁科版选修3-4

1、创建第1节电磁波1.大小和方向都周期性变化的电流称为振动电流，产生振动电流的电路称为振动电路。由电感线圈l和电容器c组成的LC振荡电路。2.LC电磁振动的周期可以通过将电容或电感更改为T=2来更改振动周期。3.麦斯威尔建立了基本的电磁场理论。也就是说，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，因此麦克斯韦预言了电磁波的存在。4.赫兹通过感应圈放电现象证明了电磁波的存在。电磁振动自我阅读教材打基础1.振动电流大小和方向都周期性变化的电流。2.振荡电路产生振动电流的电路。由电感线圈L和电容器C组成的基本振动电路是LC振动电路，如图311所示。图3113.电磁振动在LC振荡电路中，电容器极板的电荷量、

2、电路的电流、与振动电流相关联的电场和磁场也将周期性地发生变化，电场和磁场也可以徐璐转换。4.电磁振动周期和频率(1)一次整体振动：发生电磁振动时，通过电路某一点的电流从一个方向的最大值返回到同一方向的最大值，完成一次整体振动。(2)电磁振动周期T:完成整个振动的时间。(3)电磁振动的频率F: 1 s内完成整体振动的次数。5.LC振荡电路循环和频率(1)公式：t=2，f=。(2)单位：周期T、频率F、磁感系数L、电容器C的单位分别为秒(S)、赫兹(Hz)、刘宪华(H)和方法(F)。跟着老师问题解决1.如何使用图像地图分析I，q的变化？图312图3132.振动中电荷Q、电场强度E、电流I、磁感应强

3、度B和能量的对应关系时间(小时)工作流程qeIb能量0放电瞬间QmEm00电子战最大值e磁最小值0放电过程Qm0Em00im0BmE传记E磁放电结束00ImBm电子战最小值e最大磁充电过程0qm0EmIm0Bm0E磁E传记充电结束QmEm00电子战最大值e磁最小值放电过程Qm0Em00im0BmE传记E磁放电结束00ImBm电子战最小值e最大磁T充电过程0qm0EmIm0Bm0E磁E传记t充电结束QmEm00电子战最大值e磁最小值特别通知振动电流I=，由极板的电荷变化率决定，放电结束的瞬间，电荷为0，电流最大。学后自测(小测试技术)关于LC振荡电路中的振动电流，以下哪项是正确的()A.振动电流

4、最大时，电容器阳极板之间的电场强度最大B.当振动电流为零时，线圈的磁柔道电动势为零C.振动电流增加的同时，线圈的磁场可以转换成电场能量D.在振动电流减少的过程中，线圈的磁场可以转换成电场能量解决方案：D振动电流最大时，电容器放电结束的瞬间，电场强度为零，A无效。振动电流为零时，LC电路振动电流改变方向，此时电流变化最快，电流变化率最大，线圈中磁感应电动势最大，B错。振动电流增加时，电容器的电场转换为磁场能量，C出错。振动电流减少时，线圈的磁场可以转换成电场能量，D对。麦克斯威尔的预言自我阅读教材打基础麦克斯韦电磁场理论(1)在不断变化的磁场周围产生电场。(2)在变化的电场周围产生磁场。2.电磁

5、波变化的电场和变化的磁场徐璐连接，在空间中形成统一的、不可分割的电磁场。在空间中交替变化和传播的牙齿电磁场形成电磁波。跟着老师问题解决1.对麦克斯韦电磁场理论的理解一定的电场不会产生磁场恒定磁场不会产生电场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会在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场引起周围空间变化的电场振动电场产生相同频率的振动磁场。振动磁场产生相同频率的振动电场。电磁波的特性(1)电磁波是横波，在传播方向的任何点上，E和B随时间改变正弦法则，E和B徐璐垂直，垂直于传播方向(见图314)。图314(2)电磁波的传播不需要介质，传播速度与

6、光速相同，真空中C=3.0108M/S，介质中的传播速度必须小于C，具体大小与介质有关。(3)电磁波具有波的共性，会引起干涉、衍射等现象。电磁波和物质相互作用时，会发生反射吸收折射等现象。电磁波的波速、波长和频率的关系C=F，F=，同一个电磁波在徐璐不同介质中传播时，频率不变(频率由波源决定)，波速，波长发生变化。特别通知电磁场是动态的，电场和磁场是不可分割的，磁感应线和电场线都是闭合的曲线。静电场，静态磁场单独存在，电场线不闭合，静止的电场和磁场不是电磁场。学后自测(小测试技术)关于电磁场理论，以下陈述是正确的()A.电场周围一定会产生磁场，磁场周围一定会产生电场B.变化的电场周围一定会产生

7、变化的磁场，变化的磁场周围一定会产生变化的电场C.均匀变化的电场周围必须产生一定的磁场。D.在周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场分析：根据D选择麦克斯韦的电磁场理论，A选项是错误的，因为只有变化的电场才能产生磁场。均匀变化的电场产生一定的磁场，不均匀变化的电场产生变化的磁场，因此B，C是错的，D是正确的。赫兹实验1.赫兹实验电路图(图315)图3152.实验现象当感应线圈的两个金属球之间有火花时，钢丝环上的两个小球之间也省略了火花。3.现象分析火花在A，B之间前后跳动时，周围空间建立了快速变化的电磁场，以电磁波的形式在空间中传播。电磁波通过接收线圈时，接收线圈产生柔道电动势，在接收线圈的

8、两个球体之间产生电压，电压足够高时，两个球体之间发生火花放电现象。4.实验结论赫兹证明了电磁波的存在。5.实验意义证明了麦克斯韦的预言，为麦克斯韦电磁场理论打下了坚实的实验基础。学后自测(小测试技术)电磁场理论预测的电磁波是谁验证的()A.法拉第b .赫兹C.麦斯威尔d安培分析：B麦克斯韦预言电磁波的存在，赫兹则通过实验验证电磁波。LC振荡电路的分析与计算先例分析1.图316描绘了LC振荡电路的电流变化图，可以根据图来判断()图316A.t1瞬时电感线圈两端电压最大B.T2瞬时电容器极板之间的电压为0C.t1瞬时电路只有电场能量。D.t1瞬时电容器带电荷0解决方案：牙齿问题调查了解it映像和使

9、用图形线分析问题的能力。如图所示，在计时开始时，电容器阳极板的电荷量最大，电流为零，电容器放电开始，可以根据电流随时间变化的规律绘制Qt图像(图中用虚线表示)。根据图像分析：t1瞬时电容器的电荷为0，电势为0，电场为0，因此D对，A，C都错了。T2瞬时电容器电荷量Q最大，两极化间电势差最大，B错。答案：d寻找规则LC振荡电路的两种茄子动机变化(1)同步同变关系。LC振荡电路中发生电磁振动时电容器的物理量：传记Q，板块间电压U，电场强度E，电场能量EE是同时趋势变化，即：q-u-e-ee-(或q-u-eee-ee-ee)。振动线圈的物理量：振动电流I、磁感应强度B、磁场能量EB同时向同一方向变化

10、。也就是说，IBEB(或IBEBEB)。(2)同步双边关系。在LC振动期间，电容器中的三个物理数量Q、E、EE和线圈中的三个物理数量I、B、EB同时向不同的方向变化。也就是说，当Q、E、EE同时减少时，I、B、EB将同时增加，更改将同步。跟踪训练在LC电路中，电容器阳极板之间的电压U随时间T变化的关系如图317所示()图317A.在t1时，电路的电流最大B.在T2中，电路的磁场最小。C.在T2 T3小时内，电路的电场可以继续增加D.在T3 T4小时内，电容器的电荷继续增加分析：选择C根据电磁振动过程的规律，可以看出电容器的电荷Q、阳极板之间的电压U、阳极板之间的电场强度E和电场E电徐璐匹配，它

11、们的变化趋势一致，一起减少。线圈的电流I、磁感应强度B和磁场徐璐匹配E磁性，变化趋势一致，增加度减少，因此C选项正确。对麦克斯韦理论的思考先例分析2.根据麦斯威尔的电磁场理论，以下说法是正确的A.恒定电场周围产生恒定磁场，恒定磁场周围产生恒定电场B.任何变化的电场周围空间都必须产生变化的磁场C.在均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，在均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场。D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场思考点电磁场理论的“变化”分为均匀变化、不均匀变化。分析：根据麦克斯韦电磁场理论，不变电场周围不会产生磁场，均匀变化电场周围会产生稳定磁场，振荡电场周围会

12、产生振动磁场。因此，d选项是正确的。答案：d寻找规则麦克斯韦电磁场理论的两个茄子支柱变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。需要重点了解以下两个茄子：(1)在均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，在均匀变化的电场周围产生稳定的磁场。(2)变得不均匀的磁场产生变化的电场，变得不均匀的电场产生变化的磁场。跟踪训练一个电路的电场随时间变化的图像如图318所示，能够发射电磁波的电场是()图318分析：选择D根据麦克斯韦电磁场理论，当空间有一定电场(如A图)时，不会刺激磁场，因此不会产生电磁波。均匀变化的电场(例如，B度，C度)如果牙齿出现，则产生磁场，但磁场恒定，不再刺激远处的电场，因此不会产生电磁波。只

13、有周期性变化的电场(例如D度)才会产生周期性变化的磁场。引起周期性变化的电场。这样不断地刺激。实施教室双重基础1.要提高LC振荡电路的固有频率，可以采取以下方法之一()A.增加电容器阳极板的面积，将铁芯放入线圈B.减少电容器极板的距离，增加线圈的匝数C.减少电容器阳极板的距离，将铁芯放入线圈D.减少电容器阳极板的正面积，减少线圈的匝数。解决方案：如果选择D，则增加F=自然频率F的方法是减小L、减小C或同时减小L和C。此外，电容器阳极板的正面积增加，C增大，正面积减小，C减小。如果将铁芯放入线圈或增加线圈的匝数，则L牙齿增加；如果线圈的匝数减少，则L牙齿减少。综上所述，可以看出只有选项d是正确的

14、。2.在LC振荡电路中电容器放电完成的瞬间，以下说法为()A.电容器极板之间的电压为零，磁场可以开始转换成电场B.电流达到最大值，线圈产生的磁场达到最大值C.如果没有能量辐射损失，线圈的磁场可能等于电容器开始放电时电容器的电场能量D.线圈产生的磁柔道电动势最大。解决方法：在D电容器放电完成的瞬间，有几种茄子说法，电场可以转换成磁场。磁场可以开始转变为电场。电容器开始向相反的方向充电。电容器放电完成的瞬间，特性包括电容器电荷Q=0、板间电压U=0、板间场强E=0、线圈电流I最大值、磁感应强度B最大值、电路磁场最大值、电场0牙齿。线圈自感应电动势E本身=/ T，电容器放电完成瞬间，最大，但 / T

15、为0，因此E为0。如果不考虑能量的辐射而保留能量，牙齿瞬时电场是电子战=0，磁场是电子子最大的，电容器开始放电时电场是电子战“最大”，磁场是电子子“=0”，电子子=电子战，所以选项A，B，C是正确的3.如图319所示，忽略了LC振荡电路导线和电感线圈的电阻。瞬时电路的电流方向以箭头表示，如果电流在增加，则以下说法为()图319A.电容器a带负电荷，b带正电荷B.因为电流在增加，m，n之间的电势也随着增大C.m，n之间的电势差随着电流的变化达到最大值时，磁场正好可以转换成电场。D.标题中描述的瞬间线圈产生的柔道电动势越来越小。分析：选择B电流增加时，电场转换为磁场，电容器放电。可以根据放电电流的

16、方向判断，B极板带正电荷。两极之间，即，M，N电势差达到最大值时，即电容器电荷最大时，即磁场可以直接转换为电场。线圈感应电动势与电流的变化率成正比，因此随着振动电流的增加，电流的变化率下降，线圈产生的感应电动势下降。4.在LC振荡回路中，振动电流变化规律为I=i=0.14sin (1 000t) A，已知回路中线圈的磁感系数L=50MH，电容器的容量C=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _，牙齿振动为分析：=，t=s=2 10-3s另外，由于t=2，因此得到了c=f=2.010-5f最大振动电流im=0.14a，因此有效值为I=a=0.10a。答案：2.010-5f 0.10a班级综合考试(时间：30分满分：50分)1.选择题(共6个小问题，每个小问题5分，共30分，每个小问题只有一个茄子选择是正确的)。)，以获取详细信息1.(四川高考)以下关于电磁波的说法是正确的A.电磁波只能在真空中传播B.电场在随时间变化时一定会产生电磁波C.做变速运动的电荷在空间中产生电磁波D.麦克斯威尔首次以实验证电子波的存在分析：C选择本问题调查有关电磁波的相关知识，目的是测试考生的餐具、理解分析综合能力。(威廉莎