2017_2018学年高中物理第3章电磁场与电磁波3.1麦克斯韦的电磁场理论3.2电磁波的发现同步备课课件沪科版.pptx

1、第3章,3.1 麦克斯韦的电磁场理论 3.2 电磁波的发现,学习目标 1.了解麦克斯韦电磁场理论的两大基本论点，能从这两个基本论点出发分析简单问题. 2.知道麦克斯韦预言了电磁波的存在及其在物理学发展史上的意义. 3.知道赫兹用实验证实了电磁波的存在. 4.了解什么叫电磁振荡，了解LC回路中电磁振荡的产生过程及其固有周期(频率). 5.了解有效发射电磁波的两个条件，知道电磁波的特点及其与机械波的异同.,内容索引,自主预习梳理, 重点知识探究, 当堂达标检测,自主预习梳理,1.法拉第创造性地用“ ”和“ ”的概念来描述电荷之间、磁体之间以及电与磁之间的相互作用. 2.电磁场理论的两大支柱：(1)

2、 ；(2)_ _. 3.赫兹用实验证明了麦克斯韦 的正确性.,力线,场,变化的磁场产生电场,变化的电场产生,磁场,电磁场理论,4.电磁振荡 (1)振荡电流：大小和 都做周期性变化的电流. (2)振荡电路：能够产生 的电路.图1就是一种基本的振荡电路，称为LC振荡电路. (3)电磁振荡：在振荡电路中，电路中的 、电容器极板上的 、电容器中的 和线圈中的 都要发生 的变化，这种现象叫做电磁振荡.,方向,振荡电流,电流,电荷,电场强度,图1,磁感应强度,周期性,5.电磁波的特点 (1)电磁波是 ； (2)电磁波在真空中的传播速度等于 ，约为 _ m/s； (3)电磁波具有波的一般特征，波长、频率f、

3、周期T和波速v之间的关系 为v ； (4)电磁波也具有 .,横波,光在真空中的传播速度c,能量,3.0108,f,重点知识探究,一、电磁场理论的两大支柱,1.如图2所示，当磁棒相对一闭合线圈运动时，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，则磁棒运动过程中会有什么现象？小球受到的是什么力？,答案,图2,答案电荷受到电场力作用做定向移动.当磁棒运动时，带电小球会做定向滚动，小球受到的仍然是电场力.,2.以上现象说明什么问题？,答案,答案空间磁场变化，就会产生电场，与有没有闭合线圈无关.,3.在如图3所示的含有电

4、容器的交流电路中，电路闭合时，电路中有交变电流，导线周围存在磁场.那么在这个闭合电路的电容器中有电流吗？电容器两极板间存在磁场吗？,答案,答案电容器中无电流，两极板间存在磁场.,图3,1.电磁场理论的两大支柱 (1)变化的磁场产生电场； (2)变化的电场产生磁场.,2.对麦克斯韦电磁场理论的理解,例1 (多选)根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是 A.在电场的周围空间，一定存在着和它联系着的磁场 B.在变化的电场周围空间，一定存在着和它联系着的磁场 C.恒定电流在其周围不存在磁场 D.恒定电流周围存在着稳定的磁场,解析,答案,解析电场按其是否随时间变化分为稳定电场(静电场)和变化电场(如运

5、动电荷形成的电场)，稳定电场不产生磁场，只有变化的电场周围空间才存在对应的磁场，故B对，A错； 恒定电流周围存在稳定磁场，磁场的方向可由安培定则判断，D对，C错.,二、电磁振荡,把自感线圈、可变电容器、示波器、电源和单刀双掷开关按图4连成电路.先把开关置于电源一边，为电容器充电，稍后再把开关置于线圈一边，使电容器通过线圈放电. 1.在示波器显示屏上看到的是电流的图像还是 线圈两端电压的图像？是什么形状的图像？,答案,答案示波器呈现的是线圈两端电压的图像.图像呈周期性变化，类似家庭电路所用的交流电.,图4,2.调节电容器电容的大小，图像如何变化？,答案,答案电容变小时，图像周期变小；电容变大时，

6、图像周期变大.,1.电磁振荡的过程如图5所示，图6是电路中的振荡电流、电容器极板带电荷量随时间的变化图像.,图5,图6,2.各物理量的变化情况,3.电磁振荡的周期和频率 周期 .其中周期T、频率f、自感系数L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨(H)、法(F).,为什么放电完毕时，电流反而最大？,答案,答案开始放电时，由于线圈的自感作用，放电电流不能瞬间达到最大值，而是逐渐增大，随着线圈的阻碍作用减弱，放电电流增加变快，当放电完毕时，电流达到最大值.,例2 如图7所示为LC振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线，下列判断中正确的是 在b和d时刻，电路中电流最大在ab时间内，电场

7、能转变为磁场能a和c时刻，磁场能为零在Oa和cd时间内，电容器被充电 A.只有和 B.只有和 C.只有 D.只有和,解析,答案,图7,解析a和c时刻是充电结束时刻，此时刻电场能最大，磁场能最小为零，正确； b和d时刻是放电结束时刻，此时刻电路中电流最大，正确； ab是放电过程，电场能转化为磁场能，正确； Oa是充电过程，而cd是放电过程，错误.,三、电磁波的发射,如今在我们周围空间充满了各种频率不同、传递信息各异的电磁波，你知道这些电磁波是如何发射出去的吗？,答案,答案由巨大的开放电路发射出去的.,1.有效地向外发射电磁波时，振荡电路必须具有的两个特点： (1)利用开放电路发射电磁波. (2)

8、提高振荡频率.,2.实际应用的开放电路(如图8)，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连.,图8,例3 要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是 A.增加辐射波的波长 B.使振荡电容的正对面积足够小 C.尽可能使电场和磁场分散开 D.增加回路中的电容和电感,解析,答案,解析理论证明，电磁波发射本领(功率)与f成正比，电磁场应尽可能扩散到周围空间，形成开放电路.而 要使f增大， 应减小L或C，只有B符合题意.,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，但它们具有本质的不同，你能举例说明吗？,四、电磁波及其与机械波的比较,答案,

9、答案例如机械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.,电磁波与机械波的比较,例4 (多选)关于电磁波与声波，下列说法正确的是 A.电磁波是电磁场由发生的区域向远处传播，声波是声源的振动向远处 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,解析,答案,解析由电磁波和声波的概念可知A正确. 因为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B错. 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

10、最大；声波在气体、液体、固体中的传播速度依次增大，故C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 及它们在不同介质中的速度可知，由空气进入水中时，电磁波的波长变短，声波的波长变长，故D错.,当堂达标检测,1.(多选)下列说法正确的是 A.电荷的周围一定有电场，也一定有磁场 B.均匀变化的电场在其周围空间一定产生磁场 C.任何变化的电场在其周围空间一定产生变化的磁场 D.正弦交变的电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场,1,2,解析,答案,3,解析静止的电荷周围有恒定的电场，不产生磁场，运动的电荷周围的电场是变化的，所以产生磁场，A错误； 由麦克斯韦电磁场理

11、论判断B、D正确，C错误.,1,2,3,2.(多选)关于电磁波的特点，下列说法正确的是 A.电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波沿与二者垂直的方向传播 B.电磁波是横波 C.电磁波的传播不需要介质，是电场和磁场之间的相互感应 D.电磁波不具有干涉和衍射现象,解析,答案,1,2,3,解析电磁波是横波，其E、B、v三者互相垂直.电磁波也是一种波，它具有波的特性，因此A、B、C正确，D错.,1,2,3,3.如图9所示的电路中，L是电阻不计的电感线圈，C是电容器，开关S接1，待电路稳定后，将开关S改接2，则 A.电容器开始放电，放电过程中电感线圈的磁场能减小 B.电容器开始放电，放电过程中电感线圈阻碍电流增大 C.若增大电容器极板间距，电容器充放电时间变长 D.若去掉线圈中的铁芯，电容器充