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.知道赫茲用實驗證實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，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，通過電路中某一點的電流，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：完成全振蕩的時間．(3)頻率：在1s內(nèi)完成全振蕩的.,同一個方向,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(1)的磁場周圍會產(chǎn)生電場．(2)的電場周圍會產(chǎn)生磁場．2．電磁場：的電場和的磁場相互聯(lián)系在一起，就會在空間形成一個統(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、赫茲實驗,1888年，物理學(xué)家第一次用實驗證實了電磁波的存在，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在空間激發(fā)出磁場，但磁場恒定，不會再在較遠(yuǎn)處激發(fā)起電場，故不會產(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某時刻LC振蕩電路的狀態(tài)如圖3所示，則此時刻()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，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?、放電情況是解決問題的關(guān)鍵．,二、對麥克斯韋電磁場理論的理解,1．恒定的磁場不會產(chǎn)生電場，同樣，恒定的電場也不會產(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，A、B、C錯．答案D,針對訓(xùn)練某電路中電場隨時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中電場不隨時間變化，不會產(chǎn)生磁場；圖B和圖C電場都隨時間做均勻變化，只能在周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，不會產(chǎn)生和發(fā)射電磁波；圖D中電場隨時間做不均勻的變化，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(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)點機(jī)械振動的傳播．(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間t變化的關(guān)系如圖4所示，則()A．在t1時刻，電路中的電流最大B．在t2時刻，電路中的磁場能最大C．從t2時刻至t3時刻，電路的電場能不斷增大D．從t3時刻至t4時刻，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為零值．異組量的大小變化規(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，本題正確選項為A、D.答案AD,2.如圖5所示為振蕩電路在某時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，其周圍空間不會產(chǎn)生電場，A圖中的右圖是錯誤的；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圖錯誤．答案C,電磁波的特點,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，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,