2018-2019學(xué)年高中物理 第3章 電磁波 第1講 電磁波的產(chǎn)生課件 魯科版選修3-4.ppt

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第3章——,電磁波,,第1講電磁波的產(chǎn)生,目標(biāo)定位1.了解振蕩電流、振蕩電路及LC電路的振蕩過程，會(huì)求LC電路的周期與頻率.2.了解麥克斯韋電磁場理論的基本觀點(diǎn)及其在物理學(xué)發(fā)展史上的意義.3.知道電磁波的產(chǎn)生.4.知道赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在及意義．,,欄目索引CONTENTSPAGE,一、電磁振蕩,1．振蕩電流和振蕩電路(1)振蕩電流：大小和都做周期性變化的電流．(2)振蕩電路：產(chǎn)生的電路．由和所組成的電路是一種基本的振蕩電路，叫做LC振蕩電路．,方向,振蕩電流,電感線圈L,電容器C,,2．電磁振蕩的過程(1)放電過程：線圈自感作用阻礙電流的變化，使電路中的電流由u逐漸，能逐漸轉(zhuǎn)化為能．當(dāng)放電完畢，即＝0時(shí)，電路中的達(dá)到最大值，電場消失，磁場最強(qiáng)，電場能全部轉(zhuǎn)化為磁場能．(2)充電過程：由于電感線圈的自感作用，電路中的電流逐漸，電感線圈中的磁場逐漸，電容器兩極板所帶的電荷逐漸，兩極板間的電場也逐漸電路中的磁場能逐漸轉(zhuǎn)化成能．,零,增大,電場,磁場,Q,電流,減小,減弱,增多,增強(qiáng)．,電場,(3)電磁振蕩：上述過程周而復(fù)始地進(jìn)行，就產(chǎn)生了方向和大小周期性變化的振蕩電流，與振蕩電流相聯(lián)系的電場和磁場也周期性交替變化，能和能交替相互轉(zhuǎn)化，這個(gè)過程叫做電磁振蕩．,電場,磁場,3．電磁振蕩的周期和頻率(1)全振蕩：發(fā)生電磁振蕩時(shí)，通過電路中某一點(diǎn)的電流，由某方向的最大值再恢復(fù)到的最大值，我們就說完成了一次全振蕩．(2)周期：完成全振蕩的時(shí)間．(3)頻率：在1s內(nèi)完成全振蕩的.,同一個(gè)方向,一次,次數(shù),二、麥克斯韋的預(yù)言,1．麥克斯韋電磁場理論的主要論點(diǎn)(1)的磁場周圍會(huì)產(chǎn)生電場．(2)的電場周圍會(huì)產(chǎn)生磁場．2．電磁場：的電場和的磁場相互聯(lián)系在一起，就會(huì)在空間形成一個(gè)統(tǒng)一的、不可分割的電磁場．3．電磁波：在空間交替變化并傳播出去的就形成了電磁波．,變化,變化,變化,變化,電磁場,三、赫茲實(shí)驗(yàn),1888年，物理學(xué)家第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，證明了的預(yù)言．,圖1,麥克斯韋,赫茲,想一想空間存在如圖1所示的電場，那么在空間能不能產(chǎn)生磁場？在空間能不能形成電磁波？答案如圖所示的電場是均勻變化的，根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知會(huì)在空間激發(fā)出磁場，但磁場恒定，不會(huì)再在較遠(yuǎn)處激發(fā)起電場，故不會(huì)產(chǎn)生電磁波.,一、電磁振蕩中各物理量的變化情況,,如圖2所示,圖2,由甲、乙兩圖象可以看出：在電磁振蕩過程中，(1)線圈中的電流i、磁感應(yīng)強(qiáng)度B及磁場能EB的變化規(guī)律一致．(2)電容器的帶電量q，兩極板間的場強(qiáng)E及電場能EE的變化規(guī)律一致，并且與i、B、EB的變化總是反向的．,例1某時(shí)刻LC振蕩電路的狀態(tài)如圖3所示，則此時(shí)刻()A．振蕩電流i在減小B．振蕩電流i在增大C．電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化D．磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化,圖3,解析題圖中電容器上極板帶正電荷，圖中給出的振蕩電流方向，說明負(fù)電荷向下極板聚集，所以電容器正在充電，電容器充電的過程中，電流減小，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化，所以A、D選項(xiàng)正確．答案AD,借題發(fā)揮在電磁振蕩中各物理量變化是有規(guī)律的，我們要熟悉各物理量變化的特點(diǎn)，特別抓住關(guān)鍵的電量和電流，電量變大、電場強(qiáng)度、電場能變大；電流變小，磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場能變?。袛喑龀洹⒎烹娗闆r是解決問題的關(guān)鍵．,二、對(duì)麥克斯韋電磁場理論的理解,1．恒定的磁場不會(huì)產(chǎn)生電場，同樣，恒定的電場也不會(huì)產(chǎn)生磁場；2．均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場，同樣，均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場；3．振蕩變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生同頻率振蕩的電場，同樣，振蕩變化的電場在周圍空間產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場．,例2關(guān)于電磁場理論，下列說法正確的是()A．在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場B．在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場C．均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場D．周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場,解析根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，只有變化的電場能產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，非均勻變化的電場才產(chǎn)生變化的磁場，故D對(duì)，A、B、C錯(cuò)．答案D,針對(duì)訓(xùn)練某電路中電場隨時(shí)間變化的圖象如下列各圖所示，能發(fā)射電磁波的電場是(),解析圖A中電場不隨時(shí)間變化，不會(huì)產(chǎn)生磁場；圖B和圖C電場都隨時(shí)間做均勻變化，只能在周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，不會(huì)產(chǎn)生和發(fā)射電磁波；圖D中電場隨時(shí)間做不均勻的變化，能在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場，而這磁場的變化也是不均勻的，又能產(chǎn)生變化的電場，從而交織成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體，即形成電磁場，能發(fā)射電磁波．答案D,三、電磁波與機(jī)械波的比較,1．電磁波和機(jī)械波的共同點(diǎn)(1)二者都能產(chǎn)生干涉和衍射．(2)二者在不同介質(zhì)中傳播時(shí)頻率不變．,2．電磁波和機(jī)械波的區(qū)別(1)二者本質(zhì)不同電磁波是電磁場的傳播，機(jī)械波是質(zhì)點(diǎn)機(jī)械振動(dòng)的傳播．(2)傳播機(jī)理不同電磁波的傳播機(jī)理是電磁場交替感應(yīng)，機(jī)械波的傳播機(jī)理是質(zhì)點(diǎn)間的機(jī)械作用．(3)電磁波傳播可以不需要介質(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)械波同時(shí)有橫波和縱波，例如地震波．,例3以下關(guān)于機(jī)械波與電磁波的說法中，正確的是()A．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D．它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象,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(或磁場)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)B、C、D正確．答案BCD,借題發(fā)揮機(jī)械波的傳播速度完全由介質(zhì)決定，而電磁波的傳播速度是由介質(zhì)和頻率共同決定.,1.在LC回路中，電容器兩端的電壓隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖4所示，則()A．在t1時(shí)刻，電路中的電流最大B．在t2時(shí)刻，電路中的磁場能最大C．從t2時(shí)刻至t3時(shí)刻，電路的電場能不斷增大D．從t3時(shí)刻至t4時(shí)刻，電容的帶電荷量不斷增大,電磁振蕩,,圖4,解析電磁振蕩中的物理量可分為兩組：①電容器帶電q，極板間電壓u，電場強(qiáng)度E及電場能為一組．②自感線圈中的電流i，磁感應(yīng)強(qiáng)度B及磁場能為一組．同組量的大小變化規(guī)律一致，同增同減同為最大或?yàn)榱阒担惤M量的大小變化規(guī)律相反．若q、E、u等量按正弦規(guī)律變化，則i、B等量必按余弦規(guī)律變化．根據(jù)上述分析由題圖可以看出，本題正確選項(xiàng)為A、D.答案AD,2.如圖5所示為振蕩電路在某時(shí)刻的電容器的帶電情況和電感線圈中磁感線方向情況，由圖可知電容器在________電，電感線圈中的電流在________(填“增大”“減小”或“不變”)，如果振蕩電流的周期為π10－4s，電容為C＝250μF，則自感系數(shù)L＝________H.,圖5,答案充減小10－5,麥克斯韋電磁場理論,3．用麥克斯韋的電磁場理論判斷，圖中表示電場(或磁場)產(chǎn)生磁場(或電場)的正確圖象是(),解析A圖中的左圖磁場是穩(wěn)定的，由麥克斯韋的電磁場理論可知，其周圍空間不會(huì)產(chǎn)生電場，A圖中的右圖是錯(cuò)誤的；B圖中的左圖是均勻變化的電場，應(yīng)該產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，右圖的磁場應(yīng)是穩(wěn)定的，所以B圖錯(cuò)誤；C圖中的左圖是振蕩的磁場，它能產(chǎn)生同頻率的振蕩電場，且相位相差π/2，C圖是正確的；,D圖中的左圖是振蕩的電場，在其周圍空間產(chǎn)生振蕩的磁場，但是右圖中的圖象與左圖相比較，相位相差2π，故D圖錯(cuò)誤．答案C,電磁波的特點(diǎn),4．下列關(guān)于電磁波的說法中，正確的是()A．電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播B．電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3.0108m/sC．電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，波長將變短D．電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象,解析電磁波在真空中的傳播速度為光速c＝3.0108m/s，且c＝λf，從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率不變，但速度、波長會(huì)變．電磁波仍具有波的特征，電磁波只有在真空中的速度才為3.0108m/s，在其他介質(zhì)中的傳播速度小于3.0108m/s.答案AC,