電磁波的發(fā)現電磁振蕩課件(人教選修3-4).ppt

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第十四章,,第1、2節(jié),,,,新知預習巧設計,名師課堂一點通,創(chuàng)新演練大沖關,,隨堂檢測歸納小結,,課下作業(yè)綜合提升,,,要點一,要點二,,要點三,1．了解麥克斯韋電磁場理論的基礎內容以及在物理學發(fā)展史上的物理意義。2．了解電磁波的基本特點及其發(fā)展過程，通過電磁波體會電磁場的物理性質。3．理解振蕩電流、振蕩電路及LC電路的概念，了解LC回路中振蕩電流的產生過程。4．了解電磁振蕩的周期與頻率，會求LC電路的周期與頻率。,1．偉大的預言(1)變化的磁場產生電場：實驗基礎：如圖14－1－1所示，在變化的磁場中放一個閉合電路，電路里就會產生。,感應電流,圖14－1－1,圖14－1－2,麥克斯韋對該問題的見解：電路里有產生，一定是變化的產生了電場，自由電荷在電場的作用下發(fā)生了定向移動。該現象的實質：變化的產生了電場。(2)變化的電場產生磁場：麥克斯韋大膽地假設，既然變化的磁場能產生電場，變化的電場也會在空間產生。,感應電流,磁場,磁場,磁場,2．電磁波(1)電磁波的產生：如果空間某區(qū)域存在不均勻變化的電場，那么它就會在空間引起不均勻變化的，這一不均勻變化的磁場又引起不均勻變化的——于是變化的電場和變化的磁場交替產生，由近及遠向周圍傳播，形成。(2)電磁波是橫波：根據麥克斯韋的電磁場理論，電磁波中的電場強度和磁感應強度互相，而且二者均與波的傳播方向，因此電磁波是波。(3)電磁波的速度：麥克斯韋指出了光的電磁本質，他預言電磁波的速度等于。,磁場,電場,電磁波,垂直,垂直,橫,光速,3．赫茲的實驗(1)赫茲利用如圖14－1－3的實驗裝置，證實了的存在。,電磁波,圖14－1－3,(2)赫茲的其他實驗成果：赫茲通過一系列的實驗，觀察到了電磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振現象，并通過測量證明，電磁波在真空中具有與光相同的，證實了麥克斯韋關于光的電磁理論。,速度,4．電磁振蕩的產生(1)振蕩電流：大小和方向都做迅速變化的電流。(2)振蕩電路：能產生的電路。(3)振蕩過程：如圖14－1－4所示，將開關S擲向1，先給電容器充電，再將開關擲向2，從此時起，電容器要對線圈放電：,周期性,振蕩電流,①放電過程：由于線圈的作用，放電電流不能立刻達到最大值，由零逐漸增大，同時電容器極板上的電荷逐漸。放電完畢時，電容器極板上的電荷為零，放電電流達到。該過程電容器儲存的轉化為線圈的。,圖14－1－4,自感,減少,最大值,電場能,磁場能,②充電過程：電容器放電完畢，由于線圈的作用，電流并不會立刻消失，而要保持原來的方向繼續(xù)流動，并逐漸減小，電容器開始，極板上的電荷逐漸，當電流減小到零時，充電結束，極板上的電荷量達到。該過程線圈中的又轉化為電容器的。此后電容器再放電、再充電，周而復始，于是電路中就有了周期性變化的振蕩電流。③實際的LC振蕩是阻尼振蕩：電路中有電阻，振蕩電流通過時會有產生，另外還會有一部分能量以的形式輻射出去。如果要實現等幅振蕩，必須有能量補充到電路中。,自感,充電,增加,最大值,磁場能,電場能,熱量,電磁波,周期性變化,周期性變化,固有,固有,1．某電路的電場隨時間變化的圖像如圖14－1－5所示，能產生磁場的電場是(),圖14－1－5,解析：題圖A中電場不隨時間變化，不產生磁場，題圖B和題圖C中電場都隨時間做均勻變化，能產生穩(wěn)定的磁場。題圖D中電場隨時間做不均勻的變化，能在周圍空間產生變化的磁場。答案：BCD,2．關于電磁場和電磁波，下列敘述中正確的是()A．恒定的電場能夠產生電磁波B．電磁波的傳播需要介質C．電磁波從一種介質進入另一種介質，頻率不變D．電磁波在傳播過程中也傳遞了能量解析：由麥克斯韋電磁理論可知，只有非均勻變化的電場、磁場能產生電磁波，A錯；電磁波的傳播不需要介質，B錯；電磁波與機械波一樣，在傳播過程中頻率不變，C正確；電磁波傳播電磁振蕩的運動形式和能量，D對。答案：CD,答案：D,4．圖14－1－6中畫出了一個LC振蕩電路中的電流變化圖線，根據圖線可判斷()A．t1時刻電感線圈兩端電壓最大B．t2時刻電容器兩極間電壓為零C．t1時刻電路中只有電場能D．t1時刻電容器帶電荷量為零,圖14－1－6,解析：由題圖知，t1時刻電流最大，磁場最強，磁場能最大，根據電磁振蕩的規(guī)律，此時電場能應最小，電場最弱，電容器極板上電荷量最小，此時電容器的電荷量為0，選項C錯誤，D正確；此時因電流最大，變化率是0，自感電動勢為0，電感線圈兩端電壓最小，A錯誤；t2時刻電流最小，電場能最大，電容器兩極間的電壓最大，B錯誤。答案：D,1．對麥克斯韋電磁場理論的理解,2.對電磁場的理解(1)電磁場的產生：如果在空間某區(qū)域有周期性變化的電場，那么這個變化的電場在它周圍空間產生周期性變化的磁場；這個變化的磁場又在它周圍空間產生新的周期性變化的電場……變化的電場和磁場相互聯系，形成了不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場。(2)電磁場與靜電場、靜磁場的比較：三者可以在某空間混合存在，但由靜電場和靜磁場混合的空間不屬于電磁場。電磁場是電場、磁場相互激發(fā)，相互耦連形成的統(tǒng)一體。電磁場由近及遠傳播，形成電磁波，如圖14－1－7所示。,圖14－1－7,[名師點睛](1)變化的磁場周圍產生電場，是一種普遍存在的現象，跟閉合電路是否存在無關。(2)在變化的磁場中所產生的電場的電場線是閉合的，而靜電場中的電場線是不閉合的。,1．關于電磁場理論，下列說法正確的是()A．在電場周圍一定產生磁場，變化的磁場周圍一定產生電場B．在變化的電場周圍一定產生變化的磁場，變化的磁場周圍一定產生變化的電場C．均勻變化的電場周圍一定產生均勻變化的磁場D．周期性變化的電場周圍一定產生周期性變化的磁場,[審題指導]要注意場是如何變化的，是均勻變化還是周期性變化。[解析]根據麥克斯韋電磁場理論，只有變化的電場能產生磁場，均勻變化的電場產生穩(wěn)定的磁場，非均勻變化的電場才產生變化的磁場。[答案]D,(1)麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱：變化的磁場產生電場；變化的電場產生磁場。而產生的電場或磁場如何變化與原磁場或電場的變化規(guī)律有關。(2)洛倫茲力對運動電荷永不做功，但變化的磁場產生的感應電場可以對運動電荷做功。,2．電磁波與機械波的區(qū)別,2．關于電磁波與聲波的說法，下列正確的是()A．電磁波是電磁場由發(fā)生的區(qū)域向遠處傳播，聲波是聲源的震動向遠處傳播B．電磁波的傳播不需要介質，聲波的傳播有時也不需要介質C．由空氣進入水中傳播時，電磁波的傳播速度變小，聲波傳播速度變大D．由空氣進入水中傳播時，電磁波的波長不變，聲波的波長變小,[審題指導]解答本題應把握以下兩點：(1)電磁波本身是一種物質，機械波只是一種振動形式在介質中的傳播。(2)電磁波在真空中的傳播速度最大，機械波在固體、液體、氣體中的傳播速度逐漸減小，但傳播過程中它們的頻率都不變。,[答案]AC,1．振動電流、極板帶電荷量隨時間的變化圖像,圖14－1－8,圖14－1－9,2.LC電路中各量間的變化規(guī)律及對應關系(1)同步同變關系：在LC振蕩電路發(fā)生電磁振蕩的過程中，電容器上的物理量：電量q、板間電壓U、電場強度E、電場能EE是同步同向變化的，即：q↓→U↓→E↓→EE↓(或q↑→U↑→E↑→EE↑)。振蕩線圈上的物理量：振蕩電流i、磁感應強度B、磁場能EB也是同步同向變化的，即：i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)。,(4)極值、圖像的對應關系：如圖14－1－10所示，i＝0時，q最大，E最大，EE最大，E自(E自為自感電動勢)最大。,圖14－1－10,3．LC振蕩電路中，某時刻的磁場方向如圖14－1－11所示，則(),圖14－1－11,A．若磁場正在減弱，則電容器正在充電，電流由b向aB．若磁場正在減弱，則電場能正在增大，電容器上極板帶負電C．若磁場正在增強，則電場能正在減少，電容器上極板帶正電D．若磁場正在增強，則電容器正在充電，電流方向由a向b[審題指導]解答本題首先根據電流的磁場方向和安培定則判斷振蕩電流的方向，然后再根據磁場的變化判斷電容器的充放電以及極板帶電情況。,[解析]若磁場正在減弱，則電流在減小，是充電過程，根據安培定則可確定電流由b向a流，電場能增大，上極板帶負電，故選項A、B正確；若磁場正在增強，則電流在增大，是放電過程，電場能正在減小，根據安培定則，可判斷電流由b向a，上極板帶正電，故選項C正確，D錯誤。[答案]ABC,點擊下圖進入隨堂檢測歸納小結,,點擊下圖進入課下作業(yè)綜合提升,,