物理 第三章 電磁振蕩 電磁波 第1、2講 電磁振蕩 電磁場(chǎng)和電磁波 教科版選修34

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1、第第1講電磁振蕩講電磁振蕩第第2講電磁場(chǎng)和電磁波講電磁場(chǎng)和電磁波 目標(biāo)定位目標(biāo)定位 1.了解振蕩電流、振蕩電路及了解振蕩電流、振蕩電路及LC振蕩電路的振蕩振蕩電路的振蕩過(guò)程，會(huì)求過(guò)程，會(huì)求LC振蕩電路的周期與頻率振蕩電路的周期與頻率.2.了解阻尼振蕩和無(wú)阻了解阻尼振蕩和無(wú)阻尼振蕩尼振蕩.3.了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基本觀點(diǎn)以及在物理學(xué)發(fā)了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基本觀點(diǎn)以及在物理學(xué)發(fā)展史上的意義展史上的意義.4.了解電磁波的特點(diǎn)及其發(fā)展過(guò)程，通過(guò)電磁波了解電磁波的特點(diǎn)及其發(fā)展過(guò)程，通過(guò)電磁波體會(huì)電磁場(chǎng)的物理性質(zhì)體會(huì)電磁場(chǎng)的物理性質(zhì)一、電磁振蕩一、電磁振蕩1振蕩電流的產(chǎn)生電磁振蕩振蕩電流的產(chǎn)生電磁

2、振蕩(1)振蕩電流和振蕩電路振蕩電流和振蕩電路振蕩電流：大小和振蕩電流：大小和_都隨時(shí)間做周期性迅速變化的都隨時(shí)間做周期性迅速變化的電流電流振蕩電路：能夠產(chǎn)生振蕩電路：能夠產(chǎn)生_的電路由的電路由_和和_組成的電路是最簡(jiǎn)單的振蕩電路，稱(chēng)為組成的電路是最簡(jiǎn)單的振蕩電路，稱(chēng)為L(zhǎng)C振蕩振蕩電路電路方向方向 振蕩電流振蕩電流 線(xiàn)圈線(xiàn)圈L 電容器電容器C (2)電磁振蕩的過(guò)程電磁振蕩的過(guò)程放電過(guò)程：放電過(guò)程：由于電感線(xiàn)圈對(duì)交變電流的阻礙作用，放電電由于電感線(xiàn)圈對(duì)交變電流的阻礙作用，放電電流由零逐漸增大，線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)流由零逐漸增大，線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)_，電容器里，電容器里的電場(chǎng)逐漸減弱，電場(chǎng)能逐漸轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能

3、放電完畢的電場(chǎng)逐漸減弱，電場(chǎng)能逐漸轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能放電完畢后，后，_全部轉(zhuǎn)化為全部轉(zhuǎn)化為_(kāi)充電過(guò)程：充電過(guò)程：電容器放電完畢后，由于線(xiàn)圈的自感作用，電電容器放電完畢后，由于線(xiàn)圈的自感作用，電流保持流保持_繼續(xù)流動(dòng)，電容器將進(jìn)行繼續(xù)流動(dòng)，電容器將進(jìn)行_，線(xiàn)圈的磁場(chǎng)逐漸減弱，電容器里的電場(chǎng)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)逐漸減弱，電容器里的電場(chǎng)_，磁場(chǎng)，磁場(chǎng)能逐漸轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能充電完畢，電流減小為零，能逐漸轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能充電完畢，電流減小為零，_全部轉(zhuǎn)化為全部轉(zhuǎn)化為_(kāi). 此后電容器再放電，再充電此后電容器再放電，再充電逐漸增強(qiáng)逐漸增強(qiáng) 電場(chǎng)能電場(chǎng)能 磁場(chǎng)能磁場(chǎng)能 原來(lái)的方向原來(lái)的方向 反向充電反向充電 逐漸增強(qiáng)逐漸增強(qiáng) 磁場(chǎng)能

4、磁場(chǎng)能 電場(chǎng)能電場(chǎng)能 (3)電磁振蕩電磁振蕩電容器不斷地充電和放電，電路中就出現(xiàn)了電容器不斷地充電和放電，電路中就出現(xiàn)了_變化變化的振蕩電流，這種現(xiàn)象叫做電磁振蕩的振蕩電流，這種現(xiàn)象叫做電磁振蕩周期性周期性 2無(wú)阻尼振蕩和阻尼振蕩無(wú)阻尼振蕩和阻尼振蕩(1)在電磁振蕩中，如果沒(méi)有在電磁振蕩中，如果沒(méi)有_，振蕩將永遠(yuǎn)持續(xù)，振蕩將永遠(yuǎn)持續(xù)下去，振蕩電流的振幅應(yīng)該永遠(yuǎn)下去，振蕩電流的振幅應(yīng)該永遠(yuǎn)_，這種振蕩叫，這種振蕩叫做無(wú)阻尼振蕩，如圖做無(wú)阻尼振蕩，如圖1甲甲(2)由于電路中有電阻，電路中的能量有一部分要轉(zhuǎn)化成由于電路中有電阻，電路中的能量有一部分要轉(zhuǎn)化成_，還有一部分能量以電磁波的形式，還有一部分

5、能量以電磁波的形式_到周?chē)盏街車(chē)臻g去了這樣，振蕩電路中的能量逐漸損耗，振蕩電流的間去了這樣，振蕩電路中的能量逐漸損耗，振蕩電流的振幅振幅_，直到停止振蕩這種振蕩叫做阻尼振，直到停止振蕩這種振蕩叫做阻尼振蕩如圖乙蕩如圖乙能量損失能量損失 保持不變保持不變 內(nèi)能內(nèi)能 輻射輻射 逐漸減小逐漸減小 周期性變化周期性變化 次數(shù)次數(shù) 無(wú)阻尼無(wú)阻尼 二、電磁場(chǎng)和電磁波二、電磁場(chǎng)和電磁波1麥克斯韋電磁理論的兩個(gè)基本假設(shè)麥克斯韋電磁理論的兩個(gè)基本假設(shè)(1)變化的磁場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)變化的磁場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)(2)變化的電場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng)2電磁場(chǎng)電磁場(chǎng)如果在

6、空間某區(qū)域有如果在空間某區(qū)域有_的電場(chǎng)，那么這個(gè)變化的電場(chǎng)，那么這個(gè)變化的電場(chǎng)就在它周?chē)臻g引起變化的的電場(chǎng)就在它周?chē)臻g引起變化的_，這個(gè)變化的磁，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周?chē)臻g引起變化的電場(chǎng)場(chǎng)又在它周?chē)臻g引起變化的電場(chǎng)于是，變化的電場(chǎng)于是，變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，形成不可分割的統(tǒng)一體，稱(chēng)為電和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，形成不可分割的統(tǒng)一體，稱(chēng)為電磁場(chǎng)磁場(chǎng)不均勻變化不均勻變化 磁場(chǎng)磁場(chǎng) 3電磁波電磁波(1)產(chǎn)生：由產(chǎn)生：由_的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生而形成的電磁場(chǎng)的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生而形成的電磁場(chǎng)是由近及遠(yuǎn)傳播的，這種變化的電磁場(chǎng)在空間的傳播稱(chēng)為是由近及遠(yuǎn)傳播的，這種變化的電磁場(chǎng)在空間的傳播稱(chēng)為

7、電磁波電磁波(2)_在在1865年從理論上預(yù)見(jiàn)了電磁波的存在，年從理論上預(yù)見(jiàn)了電磁波的存在，1888年物理學(xué)家年物理學(xué)家_第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在在_還運(yùn)用自己精湛的實(shí)驗(yàn)技術(shù)測(cè)定了電磁波的波還運(yùn)用自己精湛的實(shí)驗(yàn)技術(shù)測(cè)定了電磁波的波長(zhǎng)和頻率，得到了電磁波的傳播速度，證實(shí)了這個(gè)速度等長(zhǎng)和頻率，得到了電磁波的傳播速度，證實(shí)了這個(gè)速度等于于_(3)電磁波的波長(zhǎng)電磁波的波長(zhǎng)、波速、波速v和周期和周期T、頻率、頻率f的關(guān)系：的關(guān)系：vT_.(4)電磁波在真空中的傳播速度電磁波在真空中的傳播速度v_.變化變化 麥克斯韋麥克斯韋 赫茲赫茲 赫茲赫茲 光速光速 c3108 m/

8、s 如圖如圖2所示所示一、電磁振蕩中各物理量的變化情況一、電磁振蕩中各物理量的變化情況【例【例1】(多選多選)某時(shí)刻某時(shí)刻LC振蕩電路的狀態(tài)如圖振蕩電路的狀態(tài)如圖3所示，則此時(shí)所示，則此時(shí)刻刻()A振蕩電流振蕩電流i在減小在減小B振蕩電流振蕩電流i在增大在增大C電場(chǎng)能正在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化電場(chǎng)能正在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化D磁場(chǎng)能正在向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化磁場(chǎng)能正在向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化解析解析圖中電容器上極板帶正電荷，根據(jù)振蕩電流方向可圖中電容器上極板帶正電荷，根據(jù)振蕩電流方向可知負(fù)電荷向下極板聚集，所以電容器正在充電，電容器充知負(fù)電荷向下極板聚集，所以電容器正在充電，電容器充電的過(guò)程中，電流減小，磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，所以電的過(guò)

9、程中，電流減小，磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，所以A、D選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確答案答案AD1恒定的磁場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，同樣，恒定的電場(chǎng)也不會(huì)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，同樣，恒定的電場(chǎng)也不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)磁場(chǎng)2均勻變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，同樣，均勻均勻變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，同樣，均勻變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)3振蕩變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生同頻率振蕩的電場(chǎng)，同振蕩變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生同頻率振蕩的電場(chǎng)，同樣，振蕩變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場(chǎng)樣，振蕩變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場(chǎng)二、對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解二、對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理

10、論的理解【例【例2】關(guān)于電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法正確的是關(guān)于電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法正確的是()A在電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生電場(chǎng)在電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生電場(chǎng)B在變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)在變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生變化的電場(chǎng)C均勻變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)D周期性變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)周期性變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)解析解析根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，只有變化的電場(chǎng)能產(chǎn)生根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，只有變化的電場(chǎng)能產(chǎn)生磁場(chǎng)，均勻變化的

11、電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，非均勻變化的電磁場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，非均勻變化的電場(chǎng)才產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)場(chǎng)才產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)答案答案D針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練某電路中電場(chǎng)隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，能發(fā)射某電路中電場(chǎng)隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，能發(fā)射電磁波的電場(chǎng)是電磁波的電場(chǎng)是()解析解析圖圖A中電場(chǎng)不隨時(shí)間變化，不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)；圖中電場(chǎng)不隨時(shí)間變化，不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)；圖B和圖和圖C中電場(chǎng)都隨時(shí)間做均勻的變化，只能在周?chē)a(chǎn)生穩(wěn)定的中電場(chǎng)都隨時(shí)間做均勻的變化，只能在周?chē)a(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，也不會(huì)產(chǎn)生和發(fā)射電磁波；圖磁場(chǎng)，也不會(huì)產(chǎn)生和發(fā)射電磁波；圖D中電場(chǎng)隨時(shí)間做不中電場(chǎng)隨時(shí)間做不均勻的變化，能在周?chē)臻g產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，進(jìn)

12、而能產(chǎn)生均勻的變化，能在周?chē)臻g產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，進(jìn)而能產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，從而交織成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體，即形成變化的電場(chǎng)，從而交織成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體，即形成電磁場(chǎng)，能發(fā)射電磁波電磁場(chǎng)，能發(fā)射電磁波答案答案D2電磁波和機(jī)械波的區(qū)別電磁波和機(jī)械波的區(qū)別(1)二者本質(zhì)不同二者本質(zhì)不同電磁波是電磁場(chǎng)的傳播，機(jī)械波是質(zhì)點(diǎn)機(jī)械振動(dòng)的傳播電磁波是電磁場(chǎng)的傳播，機(jī)械波是質(zhì)點(diǎn)機(jī)械振動(dòng)的傳播(2)傳播機(jī)理不同傳播機(jī)理不同電磁波的傳播機(jī)理是電磁場(chǎng)交替感應(yīng)，機(jī)械波的傳播機(jī)理電磁波的傳播機(jī)理是電磁場(chǎng)交替感應(yīng)，機(jī)械波的傳播機(jī)理是質(zhì)點(diǎn)間的機(jī)械作用是質(zhì)點(diǎn)間的機(jī)械作用(3)電磁波傳播不需要介質(zhì)，而機(jī)械波傳播需要介質(zhì)電磁波傳播

13、不需要介質(zhì)，而機(jī)械波傳播需要介質(zhì)(4)電磁波是橫波，機(jī)械波既有橫波又有縱波，甚至有的機(jī)電磁波是橫波，機(jī)械波既有橫波又有縱波，甚至有的機(jī)械波同時(shí)有橫波和縱波，例如地震波械波同時(shí)有橫波和縱波，例如地震波【例【例3】(多選多選)以下關(guān)于機(jī)械波與電磁波的說(shuō)法中，正確的以下關(guān)于機(jī)械波與電磁波的說(shuō)法中，正確的是是()A機(jī)械波和電磁波，本質(zhì)上是一致的機(jī)械波和電磁波，本質(zhì)上是一致的B機(jī)械波的波速只與介質(zhì)有關(guān)，而電磁波在介質(zhì)中的波機(jī)械波的波速只與介質(zhì)有關(guān)，而電磁波在介質(zhì)中的波速不僅與介質(zhì)有關(guān)，而且與電磁波的頻率有關(guān)速不僅與介質(zhì)有關(guān)，而且與電磁波的頻率有關(guān)C機(jī)械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波機(jī)械波可能是縱波，而

14、電磁波必定是橫波D它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象解析解析機(jī)械波由振動(dòng)產(chǎn)生；電磁波由周期性變化的電場(chǎng)機(jī)械波由振動(dòng)產(chǎn)生；電磁波由周期性變化的電場(chǎng)(或或磁場(chǎng)磁場(chǎng))產(chǎn)生，機(jī)械波是能量波，傳播需要介質(zhì)，速度由介質(zhì)產(chǎn)生，機(jī)械波是能量波，傳播需要介質(zhì)，速度由介質(zhì)決定，電磁波是物質(zhì)波，波速由介質(zhì)和自身的頻率共同決決定，電磁波是物質(zhì)波，波速由介質(zhì)和自身的頻率共同決定；機(jī)械波有橫波，也有縱波，而電磁波一定是橫波，它定；機(jī)械波有橫波，也有縱波，而電磁波一定是橫波，它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象，故選項(xiàng)們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象，故選項(xiàng)B、C、D正確正確答案答案BCD借題發(fā)揮借題發(fā)揮機(jī)械波的傳播速度完全由介質(zhì)決定，而電磁波機(jī)械波的傳播速度完全由介質(zhì)決定，而電磁波的傳播速度是由介質(zhì)和頻率共同決定的傳播速度是由介質(zhì)和頻率共同決定.