《2018-2019學年高中物理 第14章 電磁波 14.1-14.2 電磁波的發(fā)現 電磁振蕩課件 新人教版選修3-4.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019學年高中物理 第14章 電磁波 14.1-14.2 電磁波的發(fā)現 電磁振蕩課件 新人教版選修3-4.ppt（76頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、第十四章電磁波 1電磁波的發(fā)現 2電磁振蕩,,一、偉大的預言 1.變化的磁場產生電場: (1)實驗基礎:如圖所示,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,,(2)麥克斯韋的見解:電路里有感應電流產生,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。 (3)實質:變化的_____產生了電場。 2.變化的電場產生磁場:麥克斯韋假設,既然變化的磁 場能產生電場,那么變化的電場也會在空間產生_____。,磁場,磁場,磁場,,二、電磁波 1.電磁波的產生: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
2、波是橫波:根據麥克斯韋的電磁場理論,電磁波 在真空中傳播時,它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 橫波。,電磁波,垂,直,垂直,,3.電磁波的速度:麥克斯韋指出了光的電磁本性,他 預言電磁波的速度等于_____。,光速,,三、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。,周期性,振蕩電流,,3.振蕩過程:如圖所示,將開關S擲向1,先給電容器充電,再將開關S擲向2,從此時起,電容器要對線圈放電。,,(1)放電過程:由于線圈的自感作用,放電電流不能立刻 達到最大值
3、,而是由零逐漸增大,同時電容器極板上的 電荷逐漸減少。放電完畢時,極板上的電荷為零,放電 電流達到_______。該過程電容器儲存的_____能轉化 為線圈的_____能。,最大值,電場,磁場,,(2)充電過程:電容器放電完畢,由于線圈的自感作用, 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,電容器開始充電,極板上的電荷逐漸增 加。當電流減小到零時,充電結束,極板上的電荷量達 到_______。該過程中,線圈中的_____能又轉化為電容 器的_____能。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。,最大值,磁場,電場,,(3)實際的LC振蕩是
4、阻尼振蕩。電路中有電阻,振蕩電 流通過時會有熱量產生,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。,電,磁波,,四、電磁振蕩的周期和頻率 1.周期:電磁振蕩完成一次___________需要的時間。 2.頻率:1s內完成的___________的次數。 如果振蕩電路沒有能量損失,也不受其他外界影響,這 時的周期和頻率分別叫作_____周期和_____頻率。 3.周期和頻率公式:T=______,f=_______。,周期性變化,周期性變化,固有,固有,,【預習診斷】 1.請判斷下列說法的正誤。 (1)變化的電場一定產生變化的磁場。()
5、(2)同一種電磁波在不同介質中傳播時,頻率、波速、波長都相同。() (3)通過減小電容器的電容可以使電磁振蕩的頻率減小。(),,提示:(1)。均勻變化的電場產生的是恒定磁場。 (2)。同一種電磁波在不同介質中傳播時頻率相同,波速、波長不同。 (3)。由頻率公式可知,電容器的電容減小時電磁振蕩的頻率變大。,,2.關于電磁波傳播速度表達式v=f,下列說法中正確的是() A.波長越長,傳播速度越快 B.頻率越高,傳播速度越快 C.發(fā)射能量越大,傳播速度越快 D.電磁波的傳播速度與傳播介質有關,,【解析】選D。在真空中傳播時,各類電磁波的傳播速度相同。在介質中傳播時,傳播速度與介質有關。,3.關于LC
6、振蕩電路中的振蕩電流,下列說法中正確的 是() A.振蕩電流最大時,電容器兩極板間的電場強度最大 B.振蕩電流為零時,線圈中自感電動勢為零 C.振蕩電流增大的過程中,線圈中的磁場能轉化成電場能 D.振蕩電流減小的過程中,線圈中的磁場能轉化為電場能,,【解析】選D。振蕩電流最大時處于電容器放電結束瞬間,電場強度為零,故選項A錯誤;振蕩電流為零時,振蕩電流改變方向,這時的電流變化最快,電流變化率最大,線圈中的自感電動勢最大,故選項B錯誤;振蕩電流增大時,電場能轉化為磁場能,故選項C錯誤;振蕩電流減小時,線圈中的磁場能轉化為電場能,故選項D正確。,知識點一 對麥克斯韋電磁場理論的理解和驗證 探究導入
7、: 如圖所示是赫茲實驗的裝置示意圖,請問赫茲通過此實驗裝置證實了什么問題?,,提示:赫茲通過此實驗裝置證實了麥克斯韋電磁場理論的正確性。,,【歸納總結】 1.電磁場的產生:如果在空間某處有周期性變化的電場,那么這個變化的電場就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變化的電場變化的電場和變化的磁場是相互聯系著的,形成不可分割的統(tǒng)一體,這就是電磁場。,2.麥克斯韋電磁場理論的要點: (1)恒定的磁場不會產生電場,同樣,恒定的電場也不會產生磁場。 (2)均勻變化的電場在周圍空間產生恒定的磁場,同樣,均勻變化的磁場在周圍空間產生恒定的電場。 (3)振蕩變化的磁場在周圍空間產
8、生同頻率振蕩的電場,同樣,振蕩變化的電場在周圍空間產生同頻率振蕩的磁場。,,3.電磁波的實驗證明:1886年,赫茲用實驗證明了麥克斯韋預言的正確性,第一次發(fā)現了電磁波。 (1)實驗現象:當感應圈兩個金屬球間有火花跳過時,導線環(huán)兩個小球間也跳過火花。,,(2)現象分析:當感應圈使得與它相連的兩個金屬球間產生電火花時,空間出現了迅速變化的電磁場。這種電磁場以電磁波的形式在空間傳播。當電磁波到達導線環(huán)時,它在導線環(huán)中激發(fā)出感應電動勢,使得導線環(huán)的空隙中也產生了火花。,【典題過關】 【典例】(2018洛陽高二檢測)根據麥克斯韋電磁場理論,下列說法中正確的是() A.在電場周圍一定存在磁場,在磁場周圍一
9、定存在電場 B.在變化的電場周圍一定產生變化的磁場,在變化的磁場周圍一定產生變化的電場 C.在均勻變化的電場周圍一定產生均勻變化的磁場 D.振蕩的電場周圍一定產生同頻率振蕩的磁場,,【正確解答】選D。根據麥克斯韋電磁場理論可知,只有變化的電場才能產生磁場,只有變化的磁場才能產生電場,選項A錯;均勻變化的電場周圍產生恒定的磁場,均勻變化的磁場周圍產生恒定的電場,選項B、C錯誤;振蕩的電場周圍產生同頻率振蕩的磁場,選項D正確。,,【過關訓練】 1.(多選)應用麥克斯韋的電磁場理論判斷:如圖所示的表示電場產生磁場(或磁場產生電場)的關系圖象中(每個選項中的上圖是表示變化的場,下圖是表示變化的場產生的
10、另外的場),正確的是(),,【解析】選B、C。A圖中的上圖磁場是穩(wěn)定的,由麥克 斯韋的電磁場理論可知,其周圍空間不會產生電場,A圖 中的下圖是錯誤的;B圖中的上圖是均勻變化的電場,應 該產生穩(wěn)定的磁場,下圖的磁場是穩(wěn)定的,所以B圖正 確;C圖中的上圖是振蕩的磁場,它能產生同頻率的振蕩 電場,且相位相差 ,C圖是正確的;D圖的上圖是振蕩 的電場,在其周圍空間產生振蕩的磁場,但是下圖中的 圖象與上圖相比較,相位相差,故錯誤。所以只有B、 C兩圖正確。,,2.(多選)下列關于電磁場的說法中正確的是() A.任何變化的電場都會在周圍空間產生變化的磁場 B.任何變化的磁場都會在周圍空間產生變化的電場 C
11、.只有非均勻變化的磁場,才能產生變化的電場 D.只有非均勻變化的電場,才能產生變化的磁場,,【解析】選C、D。由麥克斯韋電磁場理論可知,均勻變化的電場周圍產生恒定的磁場,均勻變化的磁場周圍產生恒定的電場,非均勻變化的磁場(電場)產生變化的電場(磁場),故選項A、B錯誤,選項C、D正確。,,【補償訓練】 1.(多選)關于電磁場的產生,下列敘述正確的是() A.靜止的電荷周圍一定有磁場 B.運動的電荷周圍一定有磁場 C.電容器充、放電時,電路中的電流能產生磁場 D.電荷在導體中振動會產生電場和磁場,,【解析】選B、C。靜止的電荷周圍產生靜電場,不產生磁場,選項A錯;運動的電荷產生變化的電場,從而產
12、生磁場,選項B正確;電容器充、放電時,產生變化的電流,從而產生磁場,選項C正確;導體內場強處處為0,選項D錯誤。,,2.某電路中電場強度隨時間變化的關系圖象如圖所示,能發(fā)射電磁波的是(),,【解析】選D。由麥克斯韋電磁場理論,當空間出現恒定的電場時(如A圖),由于它不激發(fā)磁場,故無電磁波產生;當出現均勻變化的電場(如B、C圖),會激發(fā)出磁場,但磁場恒定,不會在較遠處激發(fā)出電場,故也不會產生電磁波;只有周期性變化的電場(如D圖),才會激發(fā)出周期性變化的磁場,它又激發(fā)出周期性變化的電場如此不斷激發(fā),便會形成電磁波,故選項D正確。,知識點二電磁波與機械波的比較 探究導入: 如圖所示,某同學正在回答“
13、神舟十號”航天員王亞平的問題,請問她們的通話是通過機械波進行的還是通過電磁波進行的?為什么?,,提示:她們的通話是通過電磁波進行的,因為機械波在真空中無法傳播。,,【歸納總結】,,,,【典題過關】 【典例】下列說法正確的是() A.電磁波在真空中以光速c傳播 B.在空氣中傳播的聲波是橫波 C.聲波只能在空氣中傳播 D.光需要介質才能傳播,,【正確解答】選A。電磁波在真空中的傳播速度等于光速c,A正確;在空氣中傳播的聲波是縱波,B錯誤;聲波的傳播需要介質,可以在空氣、液體和固體中傳播,C錯誤;光屬于電磁波,其傳播不需要介質,可以在真空中傳播,D錯誤。,【過關訓練】 1.(多選)(2018漯河高二
14、檢測)關于電磁波和機械波,下列說法正確的是() A.電磁波和機械波的傳播都需要借助于介質 B.電磁波在任何介質中傳播的速度都相同,而機械波的波速大小與介質密切相關 C.電磁波和機械波都能產生干涉和衍射現象 D.根據麥克斯韋的電磁場理論,變化的電場產生磁場,,【解析】選C、D。機械波的傳播需要借助于介質,但電磁波的傳播不需要借助介質,選項A錯誤;電磁波和機械波的傳播速度都與介質有關,選項B錯誤;電磁波和機械波都能產生干涉和衍射現象,選項C正確;變化的電場產生磁場,選項D正確。,,2.電磁波與機械波具有的共同性質是() A.都是橫波 B.都能傳輸能量 C.都能在真空中傳播 D.都具有恒定的波速,,
15、【解析】選B。電磁波是橫波,但機械波有橫波也有縱波,A錯誤;機械波的傳播需要介質,兩者在不同介質中波速不同,C、D錯誤;電磁波與機械波具有的共同性質是都能傳輸能量,B正確。,,【補償訓練】 (多選)以下關于機械波與電磁波的說法中,正確的是 () A.機械波與電磁波,本質上是一致的 B.機械波的波速只與介質有關,而電磁波在介質中的波速,不僅與介質有關,而且與電磁波的頻率有關 C.機械波可能是縱波,而電磁波必定是橫波 D.它們都可發(fā)生干涉、衍射現象,【解析】選B、C、D。機械波是機械振動在介質中的傳播產生的,而電磁波是電磁振蕩產生的,產生的本質不同,A錯;不同頻率的機械波在同一介質中傳播速度是相同
16、的,在不同介質中傳播速度不同,不同頻率的電磁波在同一介質中傳播速度不同,B正確;機械波有橫波和縱波之分,而電磁波只有橫波這一種形式,C正確;機械波和電磁波雖然本質不同,但有相同的特征,都能發(fā)生干涉、衍射現象,D正確。,,【誤區(qū)警示】理解電磁波與機械波的三點不同 (1)電磁波是電磁現象,由電磁振蕩產生;機械波是力學現象,由機械振動產生。 (2)機械波的傳播依賴于介質的存在,但電磁波的傳播不需要介質。 (3)不同頻率的機械波在同一介質中傳播速度相同,在不同介質中傳播速度不同;不同頻率的電磁波在同一介質中傳播速度不同。,,知識點三振蕩過程中各物理量的變化 探究導入: 如圖所示電路叫作電磁振蕩電路,又
17、叫 作LC回路。給該電路提供能量后,利用 電容器的充放電和線圈產生的自感作用,可以實現哪兩種能量之間的相互轉化?,,提示:可以實現電場能與磁場能之間的相互轉化。,,【歸納總結】 1.各物理量變化情況一覽表:,,,2.振蕩電流、極板帶電荷量隨時間的變化圖象:,,,3.LC回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振蕩回路發(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E電是同步同向變化的,即:qUEE電(或q UEE電)。,,振蕩線圈上的物理量:振蕩電流i、磁感應強度B、磁場能E磁也是同步同向變化的,即iBE磁(或iBE磁)。 (2)同步異變關
18、系:在LC振蕩過程中,電容器上的三個物理量q、E、E電與線圈中的三個物理量i、B、E磁是同步異向變化的,即q、E、E電同時減小時,i、B、E磁同時增大,且它們的變化是同步的,即q、E、E電 i、B、E磁。,,(3)物理量的等式關系:線圈上的振蕩電流i= ,自感 電動勢E=L ,振蕩周期T=2 。,【典題過關】 【典例】(多選)(2018杭州高二檢測)如圖所示,L為一電阻可忽略的線圈,D為一燈泡,C為電容器,開關S處于閉合狀態(tài),燈泡D正常發(fā)光,現突然斷開S,并開始計時,能正確反映電容器a極板上電荷量q及LC回路中電流i(規(guī)定順時針方向為正)隨時間變化的圖象是(圖中q為正值表示a極板帶正電)()
19、,,,【正確解答】選B、C。S斷開前,線圈L短路,線圈中電流從上到下,電容器不帶電;S斷開時,線圈L中產生自感電動勢,阻礙電流減小,給電容器C充電,此時LC回路中電流i沿順時針方向(正向)最大;給電容器充電過程,電容器充電量最大時(a板帶負電),線圈L中電流減為零。此后,LC回路發(fā)生電磁振蕩形成交變電流。綜上所述,選項B、C正確。,,【規(guī)律方法】LC振蕩電路充、放電過程的判斷方法 (1)根據電流流向判斷,當電流流向帶正電的極板時,處于充電過程;反之,處于放電過程。 (2)根據物理量的變化趨勢判斷:當電容器的帶電量q(U、E)增大時,處于充電過程;反之,處于放電過程。 (3)根據能量判斷:電場能
20、增加時,充電;磁場能增加時,放電。,,【過關訓練】 1.(多選)(2018蘇州高二檢測)關于LC振蕩電流,下列說法中正確的是() A.振蕩電流最大的瞬間,自感電動勢為零 B.振蕩電流為零時,自感電動勢最大 C.振蕩電流減小的過程中,自感電動勢方向與電流同方向 D.振蕩電流增大的過程中,磁場能轉化為電場能,,【解析】選A、B、C。振蕩電流最大的瞬間,電流的變化率為零,因此自感電動勢為零,A項正確;振蕩電流為零時,電流的變化率最大,線圈對電流變化的阻礙作用最大,因此電動勢最大,B項正確;振蕩電流減小的過程中,自感電動勢的作用就是阻礙電流的減小,應與其同向,C項正確;振蕩電流增大的過程中,是磁場能增
21、加的過程,是電場能轉化為磁場能,D項錯誤。,,2.(2018銀川高二檢測)如圖所示,LC電路的L不變,C可調,要使振蕩的頻率從700Hz變?yōu)? 400 Hz,則可以采用的辦法有(),,A.把電容增大到原來的4倍 B.把電容增大到原來的2倍 C.把電容減小到原來的 D.把電容減小到原來的 【解析】選D。由題意,頻率變?yōu)樵瓉淼?倍,則周期就變?yōu)樵瓉淼?,由T=2 ,L不變,當C= C時符合要求。,,3.(多選)(2018東營高二檢測)如圖所示的電路中,L是自感系數很大的、用銅導線繞成的線圈,其電阻可以忽略不計,開關S原來是閉合的。當開關S斷開瞬間,則 (),,A.L中的電流方向不變 B.燈泡D要過
22、一會兒才熄滅 C.LC電路將產生電磁振蕩,剛斷開瞬間,磁場能最大 D.電容器將放電,電場能將變?yōu)榇艌瞿?【解析】選A、C。S斷開瞬間,燈泡立即熄滅,電容器所帶電荷量為零,對電容器充電,電流由最大值減小;斷開瞬間,i最大,磁場能最大。,,【補償訓練】 1.(多選)LC振蕩電路中,某時刻的磁場方向如圖所示,則(),,A.若磁場正在減弱,則電容器正在充電,電流由b向a B.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,則電場能正在減小,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,,【解析】選A、B、C。若磁場正在減弱,則電流在減小,是充電過
23、程,根據安培定則可確定電流由b向a,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。,,2.如圖所示為某時刻LC振蕩電路所處的狀態(tài),則該時 刻(),,A.振蕩電流i在增大 B.電容器正在放電 C.磁場能正在向電場能轉化 D.電場能正在向磁場能轉化 【解析】選C。由電流方向可知,電容器上極板上的電荷量正在增加,即電容器正在充電,故選項B錯;充電過程中振蕩電流逐漸減小,選項A錯;充電過程中磁場能向電場能轉化,選項C對,D錯。,,3.在如圖所示振蕩電流的圖象中,表示電容器充電過
24、程的有________;線圈中有最大電流的點是__________;電場能轉化為磁場能的過程有____________。,,【解析】根據i-t圖象,充電過程有ab、cd、ef,線圈中有最大電流的點是a、c、e,電場能轉化為磁場能的過程有bc、de。 答案:ab、cd、efa、c、ebc、de,,【拓展例題】考查內容:LC振蕩電路充電和放電過程的判斷 【典例】如圖所示是LC振蕩電路某時刻的情況,以下說法正確的是(),A.電容器正在放電 B.電容器正在充電 C.電感線圈中的電流正在增大 D.電容器兩極板間的電場能正在減小 【正確解答】選B。由題圖中螺線管中的磁感線方向可以判定出此時LC電路正在逆時針充電,故選項A錯誤;電流正在減小,電感線圈中的磁場能正在減弱,兩極板間的電場能正在增大,故選項B正確。,
2018-2019學年高中物理 第14章 電磁波 14.1-14.2 電磁波的發(fā)現 電磁振蕩課件 新人教版選修3-4.ppt
