電磁波的發(fā)現(xiàn)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(yù)習(xí)巧設(shè)計(jì),名師課堂一點(diǎn)通,創(chuàng)新演練大沖關(guān),,隨堂檢測(cè)歸納小結(jié),,課下作業(yè)綜合提升,,,要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,,要點(diǎn)三,1．了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基礎(chǔ)內(nèi)容以及在物理學(xué)發(fā)展史上的物理意義。2．了解電磁波的基本特點(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)。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(chǎn)生過(guò)程。4．了解電磁振蕩的周期與頻率，會(huì)求LC電路的周期與頻率。,1．偉大的預(yù)言(1)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)：實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：如圖14－1－1所示，在變化的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合電路，電路里就會(huì)產(chǎn)生。,感應(yīng)電流,圖14－1－1,圖14－1－2,麥克斯韋對(duì)該問(wèn)題的見(jiàn)解：電路里有產(chǎn)生，一定是變化的產(chǎn)生了電場(chǎng)，自由電荷在電場(chǎng)的作用下發(fā)生了定向移動(dòng)。該現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)：變化的產(chǎn)生了電場(chǎng)。(2)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)：麥克斯韋大膽地假設(shè)，既然變化的磁場(chǎng)能產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)也會(huì)在空間產(chǎn)生。,感應(yīng)電流,磁場(chǎng),磁場(chǎng),磁場(chǎng),2．電磁波(1)電磁波的產(chǎn)生：如果空間某區(qū)域存在不均勻變化的電場(chǎng)，那么它就會(huì)在空間引起不均勻變化的，這一不均勻變化的磁場(chǎng)又引起不均勻變化的——于是變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)向周圍傳播，形成。(2)電磁波是橫波：根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，電磁波中的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)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(zhì)，他預(yù)言電磁波的速度等于。,磁場(chǎng),電場(chǎng),電磁波,垂直,垂直,橫,光速,3．赫茲的實(shí)驗(yàn)(1)赫茲利用如圖14－1－3的實(shí)驗(yàn)裝置，證實(shí)了的存在。,電磁波,圖14－1－3,(2)赫茲的其他實(shí)驗(yàn)成果：赫茲通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)，觀察到了電磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振現(xiàn)象，并通過(guò)測(cè)量證明，電磁波在真空中具有與光相同的，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論。,速度,4．電磁振蕩的產(chǎn)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(chǎn)生的電路。(3)振蕩過(guò)程：如圖14－1－4所示，將開(kāi)關(guān)S擲向1，先給電容器充電，再將開(kāi)關(guān)擲向2，從此時(shí)起，電容器要對(duì)線圈放電：,周期性,振蕩電流,①放電過(guò)程：由于線圈的作用，放電電流不能立刻達(dá)到最大值，由零逐漸增大，同時(shí)電容器極板上的電荷逐漸。放電完畢時(shí)，電容器極板上的電荷為零，放電電流達(dá)到。該過(guò)程電容器儲(chǔ)存的轉(zhuǎn)化為線圈的。,圖14－1－4,自感,減少,最大值,電場(chǎng)能,磁場(chǎng)能,②充電過(guò)程：電容器放電完畢，由于線圈的作用，電流并不會(huì)立刻消失，而要保持原來(lái)的方向繼續(xù)流動(dòng)，并逐漸減小，電容器開(kāi)始，極板上的電荷逐漸，當(dāng)電流減小到零時(shí)，充電結(jié)束，極板上的電荷量達(dá)到。該過(guò)程線圈中的又轉(zhuǎn)化為電容器的。此后電容器再放電、再充電，周而復(fù)始，于是電路中就有了周期性變化的振蕩電流。③實(shí)際的LC振蕩是阻尼振蕩：電路中有電阻，振蕩電流通過(guò)時(shí)會(huì)有產(chǎn)生，另外還會(huì)有一部分能量以的形式輻射出去。如果要實(shí)現(xiàn)等幅振蕩，必須有能量補(bǔ)充到電路中。,自感,充電,增加,最大值,磁場(chǎng)能,電場(chǎng)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(chǎng)隨時(shí)間變化的圖像如圖14－1－5所示，能產(chǎn)生磁場(chǎng)的電場(chǎng)是(),圖14－1－5,解析：題圖A中電場(chǎng)不隨時(shí)間變化，不產(chǎn)生磁場(chǎng)，題圖B和題圖C中電場(chǎng)都隨時(shí)間做均勻變化，能產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)。題圖D中電場(chǎng)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(chǎng)。答案：BCD,2．關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列敘述中正確的是()A．恒定的電場(chǎng)能夠產(chǎn)生電磁波B．電磁波的傳播需要介質(zhì)C．電磁波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率不變D．電磁波在傳播過(guò)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(chǎng)、磁場(chǎng)能產(chǎn)生電磁波，A錯(cuò)；電磁波的傳播不需要介質(zhì)，B錯(cuò)；電磁波與機(jī)械波一樣，在傳播過(guò)程中頻率不變，C正確；電磁波傳播電磁振蕩的運(yùn)動(dòng)形式和能量，D對(duì)。答案：CD,答案：D,4．圖14－1－6中畫出了一個(gè)LC振蕩電路中的電流變化圖線，根據(jù)圖線可判斷()A．t1時(shí)刻電感線圈兩端電壓最大B．t2時(shí)刻電容器兩極間電壓為零C．t1時(shí)刻電路中只有電場(chǎng)能D．t1時(shí)刻電容器帶電荷量為零,圖14－1－6,解析：由題圖知，t1時(shí)刻電流最大，磁場(chǎng)最強(qiáng)，磁場(chǎng)能最大，根據(jù)電磁振蕩的規(guī)律，此時(shí)電場(chǎng)能應(yīng)最小，電場(chǎng)最弱，電容器極板上電荷量最小，此時(shí)電容器的電荷量為0，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確；此時(shí)因電流最大，變化率是0，自感電動(dòng)勢(shì)為0，電感線圈兩端電壓最小，A錯(cuò)誤；t2時(shí)刻電流最小，電場(chǎng)能最大，電容器兩極間的電壓最大，B錯(cuò)誤。答案：D,1．對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解,2.對(duì)電磁場(chǎng)的理解(1)電磁場(chǎng)的產(chǎn)生：如果在空間某區(qū)域有周期性變化的電場(chǎng)，那么這個(gè)變化的電場(chǎng)在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)；這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場(chǎng)……變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互聯(lián)系，形成了不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)。(2)電磁場(chǎng)與靜電場(chǎng)、靜磁場(chǎng)的比較：三者可以在某空間混合存在，但由靜電場(chǎng)和靜磁場(chǎng)混合的空間不屬于電磁場(chǎng)。電磁場(chǎng)是電場(chǎng)、磁場(chǎng)相互激發(fā)，相互耦連形成的統(tǒng)一體。電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)傳播，形成電磁波，如圖14－1－7所示。,圖14－1－7,[名師點(diǎn)睛](1)變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路是否存在無(wú)關(guān)。(2)在變化的磁場(chǎng)中所產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的，而靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是不閉合的。,1．關(guān)于電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法正確的是()A．在電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng)B．在變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)C．均勻變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)D．周期性變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng),[審題指導(dǎo)]要注意場(chǎng)是如何變化的，是均勻變化還是周期性變化。[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)。[答案]D,(1)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩大支柱：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)；變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。而產(chǎn)生的電場(chǎng)或磁場(chǎng)如何變化與原磁場(chǎng)或電場(chǎng)的變化規(guī)律有關(guān)。(2)洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷永不做功，但變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)可以對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷做功。,2．電磁波與機(jī)械波的區(qū)別,2．關(guān)于電磁波與聲波的說(shuō)法，下列正確的是()A．電磁波是電磁場(chǎng)由發(fā)生的區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播，聲波是聲源的震動(dòng)向遠(yuǎn)處傳播B．電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播有時(shí)也不需要介質(zhì)C．由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，電磁波的傳播速度變小，聲波傳播速度變大D．由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，電磁波的波長(zhǎng)不變，聲波的波長(zhǎng)變小,[審題指導(dǎo)]解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)電磁波本身是一種物質(zhì)，機(jī)械波只是一種振動(dòng)形式在介質(zhì)中的傳播。(2)電磁波在真空中的傳播速度最大，機(jī)械波在固體、液體、氣體中的傳播速度逐漸減小，但傳播過(guò)程中它們的頻率都不變。,[答案]AC,1．振動(dòng)電流、極板帶電荷量隨時(shí)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(duì)應(yīng)關(guān)系(1)同步同變關(guān)系：在LC振蕩電路發(fā)生電磁振蕩的過(guò)程中，電容器上的物理量：電量q、板間電壓U、電場(chǎng)強(qiáng)度E、電場(chǎng)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(yīng)強(qiáng)度B、磁場(chǎng)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(duì)應(yīng)關(guān)系：如圖14－1－10所示，i＝0時(shí)，q最大，E最大，EE最大，E自(E自為自感電動(dòng)勢(shì))最大。,圖14－1－10,3．LC振蕩電路中，某時(shí)刻的磁場(chǎng)方向如圖14－1－11所示，則(),圖14－1－11,A．若磁場(chǎng)正在減弱，則電容器正在充電，電流由b向aB．若磁場(chǎng)正在減弱，則電場(chǎng)能正在增大，電容器上極板帶負(fù)電C．若磁場(chǎng)正在增強(qiáng)，則電場(chǎng)能正在減少，電容器上極板帶正電D．若磁場(chǎng)正在增強(qiáng)，則電容器正在充電，電流方向由a向b[審題指導(dǎo)]解答本題首先根據(jù)電流的磁場(chǎng)方向和安培定則判斷振蕩電流的方向，然后再根據(jù)磁場(chǎng)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(chǎng)正在減弱，則電流在減小，是充電過(guò)程，根據(jù)安培定則可確定電流由b向a流，電場(chǎng)能增大，上極板帶負(fù)電，故選項(xiàng)A、B正確；若磁場(chǎng)正在增強(qiáng)，則電流在增大，是放電過(guò)程，電場(chǎng)能正在減小，根據(jù)安培定則，可判斷電流由b向a，上極板帶正電，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。[答案]ABC,點(diǎn)擊下圖進(jìn)入隨堂檢測(cè)歸納小結(jié),,點(diǎn)擊下圖進(jìn)入課下作業(yè)綜合提升,,